Huit thématiques scientifiques

Thème 1 - Compréhension et modélisation de phénomènes thermocinétiques et thermomécaniques dans les procédés de mise en œuvre

Les travaux de recherche autour de cette thématique ont pour but d’améliorer la compréhension des phénomènes physico-chimiques et thermo-mécaniques gouvernant la mise en œuvre des composites afin d’optimiser les conditions de polymérisation/cristallisation/densification des matrices lors de la fabrication et la mise en œuvre des composites. Ces travaux se focalisent principalement sur les matrices destinées aux applications aéronautiques hautes performances, telles que les résines époxy de classe 180, les matrices thermostables PEEK et PPS, les systèmes cyanate-ester, les précurseurs céramiques et les matrices céramiques. [En savoir plus...]


Thème 2 - Etude et modélisation des écoulements de résine dans les renforts fibreux

Les travaux menés sur le thème des écoulements de résine dans les renforts fibreux portent sur la modélisation de l’écoulement de résine dans les procédés de moulage des composites par voie liquide et la caractérisation des paramètres matériaux liés à la perméabilité et la compressibilité des renforts tissés. La variabilité des renforts et leur effet sur la perméabilité des renforts sont parmi les problématiques principales traitées d’un point de vue expérimental et numérique.

Les écoulements de résines sont étudiés dans diverses configurations comme les préformes tissées, tricotées ou mat, et matrices organiques/inorganiques thermodurcissables et thermoplastiques. Ces travaux visent généralement à prédire le temps de remplissage des moules et/ou la cinétique du front de résine, et à les optimiser en fonction des cycles de polymérisation des résine. [En savoir plus...]


Thème 3 - Identification et caractérisation des propriétés thermiques et électriques

Afin de proposer des modèles numériques fiables, des bancs de mesure ont été développés/adaptés pour permettre l’identification par analyse inverse de la conductivité thermique anisotrope des matériaux composites. Ces travaux, menés en collaboration avec le groupe MICS, sont basés sur des approches originales de mesures sans contact par thermographie infrarouge.

L’autre volet relatif aux propriétés thermiques et électriques concerne la préparation et la caractérisation de matrices fonctionnalisées en vue d’améliorer les propriétés des composites. Ces travaux répondent aux besoins de l’industrie aéronautique quant aux problématiques de conductivité. Les matrices thermodurcissables et thermoplastiques fonctionnalisées par des particules nanométriques sont principalement étudiées. [En savoir plus...]


Thème 4 - Modélisation des transferts thermiques dans les matériaux hétérogènes

La modélisation des transferts thermiques et électriques dans les matrices fonctionnalisées nécessite le recours à de la modélisation à l’échelle microscopique. Ces travaux ont pour but d’améliorer la compréhension des effets de taille, de dispersion et d’orientation des charges en vue d’optimiser les morphologies des composites afin d’alimenter les approches homogénéisées.

Dans les procédés utilisant des sources radiatives (émetteurs infrarouges), la prédiction des champs thermiques nécessite le développement de modèles numériques avancés prenant en compte les échanges de chaleur par rayonnement. Les travaux de recherche menés ont conduit au développement de modélisation des transferts radiatifs par des approches de lancer de rayons. Initialement développées pour les applications packaging, elles ont été progressivement améliorées et adaptées aux applications composites (cuisson des systèmes époxy et chauffage des préformes dans le procédé d’estampage). [En savoir plus...]


Thème 5 - Caractérisation mécanique de l’influence des conditions de fabrication des structures composites sous sollicitations représentatives

L’influence des conditions de fabrication des structures composites sous sollicitations représentatives ou choisies en nature et localisation est étudiée grâce au développement d’un bâti d’essai modulaire multiaxial en support d’une approche d’étude des structures composites par Evaluateurs Technologiques Multi-Instrumentés. Il s’agit d’évaluer une performance en y associant l’influence de tous les paramètres procédés sur des objets multi-échelles de dimensions finies. Les applications intéressent un spectre large de problèmes industriels sur évaluateurs technologiques comme par exemple celui comportant une réparation step-lap elliptique dont la cinématique et son séquencement sont conçus avec l’aide d’outils numériques. Cette approche par croisement calcul expérience permet d’évaluer l’influence des variabilités liées au procédé sur la tenue mécanique. [En savoir plus...]


Thème 6 - Compréhension et modélisation des diverses sources de variabilité des matériaux composites au sein de structures composites

Les diverses sources de variabilité des matériaux composites au sein de structures composites sont en particulier analysées sous l’angle de la mesure des variations spatiales de grandeurs « topologiques » et de grandeurs matériaux, pendant et après le process de fabrication. Une modélisation mathématique de ces variations spatiales est proposée à partir d’études statistiques des différents paramètres pilotant ces lois mathématiques. Plus précisément, notre approche procède de cinq étapes successives :

  1. une description de la structure composite réelle avec des variations qui dépendent du matériau, de la géométrie et du procédé,
  2. une acquisition des données brutes dans des zones sélectionnées de la structure composite,
  3. une analyse statistique des données pour déterminer des tendances aux échelles de la structure composite,
  4. un traitement des données par la définition de lois mathématiques introduisant une variation géométrique continue puis un calcul des propriétés « matériau » f(i,j,k) en fonction des grandeurs géométriques (i,j,k),
  5. une modélisation numérique incluant les variations globales et locales des propriétés, notamment les variations entre deux points différents de la structure et les variations entre deux simulations.
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Thème 7 - Allègement de modèles pour l’étude de zones singulières

Certaines études de l’influence des paramètres de fabrication sur la tenue de la pièce en service nécessitent le besoin d’une représentation numérique de ces structures adaptée à la fois aux phénomènes physiques à étudier, mais permettant une représentation jusqu’aux échelles pertinentes pour pouvoir appréhender les conséquences d’un choix de fabrication. Lorsque le besoin amène à une représentation d’une structure de taille métrique, voire plus, il est nécessaire de mettre en place des stratégies scientifiques pour l’élaboration de modèles numériques dédiés qui vont, par essence, refuser la modélisation volumique lourde, voir pli par pli, pour se tourner vers une modélisation efficiente, dans laquelle la formulation de chaque élément en chaque point de la structure sera adaptée aux besoins en informations numériques en ce point donné. [En savoir plus...]


Thème 8 - Transfert d’échelles ou approches multi-échelles - Virtual Processes

Le "virtual testing" ou "virtual processes" semblent trouver un nouvel essor auprès des entreprises qui y voient un potentiel de gain de temps et de réduction des investissements lors du développement d’un nouveau programme. Avant d’arriver à la simulation d’un procédé complet de mise en œuvre des matériaux composites, par exemple LRI ou RTM, il est pertinent d’en maitriser les physiques associées.

Lors de la modélisation d’un procédé, les phénomènes physiques à prendre en compte peuvent intervenir à différentes échelles. Pour avoir une compréhension fine de ces phénomènes et de leurs couplages ou interactions, il est nécessaire de les étudier et d’identifier leur influence à l’échelle la plus pertinente sous peine de passer à côté d’un « mécanisme » essentiel. [En savoir plus...]


Cinq briques applicatives

Optimisation et procédés de fabrication innovants et robustes

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Technologies de recyclage

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Composites haute température

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Matériaux Multifonctionnels

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Méthodologie de réparations

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Implication dans les réseaux et sociétés savantes

AMAC - Association pour les Matériaux Composites

AFM - Association Française de Mécanique

GdR CNRS 3671 MIC - Mise en oeuvre des composites et propriétés induites