MS : Matériaux et Structures

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BADINIER Thibault Doctorant / PhD student
BAUDET Nicolas01 69 31 97 75Technicien de laboratoire / Laboratory Technician
BAYARD Marine01 69 31 97 36Doctorant / PhD student
CHERFA Lahcene01 69 31 97 58Technicien de laboratoire / Laboratory Technician
DHAHRI Hager Doctorant / PhD student
FOUBERT Caroline01 69 31 97 32Gestionnaire de Laboratoire / Laboratory management
GLOANEC Anne-lise01 69 31 97 50Enseignant - Chercheur / Faculty Members
GU Xiaojun01 69 31 97 57Doctorant / PhD Student
HE Yongjun01 69 31 97 30Enseignant - Chercheur / Faculty Members
HUBER Baptiste02 48 21 98 18Doctorant
KERIBI Safwane Doctorant / PhD student
MAITOURNAM Habibou01 69 31 99 92Directeur de l'Unité de MEcanique / Head of the Mechanical Engineering Department (UME)
MARC Estelle Doctorant / PhD student
MASMOUDI Moez01 69 31 97 20Doctorant / PhD student
MOUMNI Ziad01 69 31 97 24Enseignant - Chercheur / Faculty Members
NGUEJIO-NGUIMATSIA Josiane Post-doctorante
PHAM Kim01 69 31 97 43Enseignant - Chercheur / Faculty Members
PIERRON Quentin01 69 31 97 20Doctorant / PhD Student
REYNIER Bertrand01 69 31 97 46
01 69 08 31 02
Enseignant - Chercheur / Faculty Members
SZMYTKA Fabien01 69 31 98 40Enseignant - Chercheur / Faculty Members
THURIEAU Nicolas01 69 31 97 35Post-Doctorant / Postdoctoral Fellow
WANG Jun01 69 31 97 57Doctorant / PhD Student
ZHANG Shaobin Doctorant / PhD student
ZHANG Yahui Doctorant / PhD student

Les recherches du groupe MS portent sur deux thématiques étroitement liées : le couplage thermomécanique et multiphysique et la fatigue et la durabilité des matériaux et des structures. La démarche adoptée est globale ; elle intègre l’aspect expérimental, théorique et numérique. Les applications sont principalement orientées vers les domaines du transport et de l’énergie.

Thème 1 : Couplage thermomécanique et multiphysique

Les impératifs économiques, l'élaboration de nouveaux matériaux multifonctionnels, l'audace des réalisations et leur esthétique nécessitent des modélisations de plus en plus fines pour les matériaux et les structures utilisés. La connaissance des propriétés de la matière s'avère indispensable : leur réponse à des sollicitations toujours plus complexes, statiques, dynamiques et thermiques exige de prendre en compte des phénomènes de couplage thermomécanique, métallurgique, voire multiphysique. Les recherches sur la modélisation des matériaux actifs (matériaux à mémoire de forme (MMF), matériaux ferromagnétiques), sur le procédé de soudage ainsi que sur l’interaction fluide-structure se situent dans ce cadre.

Ces trois thèmes revêtent un enjeu sociétal notable. En effet, les MMF sont largement utilisés dans plusieurs domaines (automobile (véhicule électrique), spatial, génie civil, médical, etc.) et sont des candidats potentiels à des applications en nanotechnologies. Le soudage intéresse plusieurs industries de pointe telles que le nucléaire (AREVA), la construction navale, l’automobile et l’aéronautique. Enfin, les recherches en interaction fluide-structure sont d’une grande utilité en transports, génie civil et génie nucléaire.

Thème 2 : Fatigue et durabilité

L'étude de problèmes liés à la résistance des structures à la fatigue, sous diverses conditions de sollicitations thermomécaniques constitue l’enjeu principal de l'opération de recherche « Fatigue et Durabilité ». Les matériaux étudiés sont essentiellement les aciers et les MMF. Ici encore, l'approche adoptée est globale, allant de l'expérimentation à la modélisation, de l'identification des paramètres aux algorithmes de calculs à la vérification des endommagements sur éprouvettes et sur structures. A titre d’exemple, dans la cadre de l’ANR EVOCRIT, nous nous proposons d’étudier l’activité microscopique avant l’amorçage d’une fissure de fatigue dans les MMF par l’analyse de la structure statistique des émissions acoustiques intermittentes générées par le matériau sous chargement cyclique. L’originalité de la recherche réside dans l’interprétation des statistiques à partir du concept de criticalité. On peut encore citer l’ANR ELISE dans laquelle, en collaboration avec VALEO, nous proposons d’établir une méthodologie globale de dimensionnement à la fatigue des échangeurs de chaleur, cette méthodologie pouvant être appliquée aux réacteurs nucléaires.

Parmi les principaux résultats récents obtenus, on peut citer :

Matériaux à Mémoire de Forme (MMF)

  • Ecriture et validation d’une loi de comportement unifiée permettant la prise en compte de tous les phénomènes inhabituels associés aux comportements non cycliques des MMF à savoir la pseudoélasticité et l’effet mémoire simple sens. Cette modélisation s’appuie sur une idée originale qui consiste à n’utiliser que deux variables d’état : la proportion de phase de la martensite autoaccommodante et le tenseur de déformation d’orientation de la martensite.
  • Ecriture et validation d’une loi de comportement cyclique. Cette loi a permis de simuler la réponse cyclique des structures en MMF et a permis de proposer une modélisation de l’éducation des MMF ainsi que l’effet mémoire double sens.

Modélisation du procédé de soudage :

  • Ecriture d’une loi de comportement des aciers prenant en compte les couplages thermique-métallurgique-mécanique. Ceci est rendu possible par la généralisation de la loi de comportement de changement de phase développée dans le cadre de la modélisation des MMF. Cette loi de comportement est mise en œuvre dans la simulation du procédé de soudage.
  • Dans le cadre d’une collaboration avec AREVA, une modélisation du soudage multi-passes TIG des tubes de circuit secondaire est proposée. Cette modélisation permet de comprendre les effets des paramètres de soudage et notamment des paramètres pulsés sur la forme de la soudure et ainsi d’en améliorer la qualité .

Fatigue et durabilité :

  • Proposition d’un critère de fatigue pour les MMF fondée sur une approche énergétique. En procédant par analogie avec l’accommodation plastique, on montre que la durée de vie d’une structure en MMF est entièrement contrôlée par l’énergie intrinsèque dissipée par changement de phase solide-solide. Le critère proposé permet de lier le nombre de cycles à la rupture à l’énergie dissipée.
  • Modélisation et optimisation du procédé de traitement thermique des culasses afin de minimiser les contraintes résiduelles de traction. Cette optimisation permet d’améliorer la tenue en fatigue thermomécanique de ces structures.