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.

Quelques exemples :

  • - La loi de Darcy semble suffir à décrire les écoulements dans un milieu poreux saturé et homogénéisé. Hors nous savons bien qu’un renfort composite n’est pas homogène et que les écoulements se font au milieu de différentes échelles de pores : drainant, inter-mèche, intra mèche. La perméabilité d’un renfort est une grandeur macroscopique et n’a pas réellement de sens à l’échelle microscopique. Une stratégie pour déterminer le tenseur de perméabilité doit être établie.
  • - La viscosité du fluide ne peut être considérée constante que dans certains cas restrictifs (par exemple un fluide newtonien à température constante).
  • - Le milieu n’est généralement pas saturé non plus et la mouillabilité des renforts par la résine, les tensions de surfaces, … vont jouer un rôle important dans la qualité finale de la pièce.

Ces paramètres, les phénomènes physiques associés et leur couplage ne se traitent pas de la même manière en fonction de l’échelle considérée. D’un point de vue numérique, il n’est pas envisageable de traiter une pièce entière à l’échelle microscopique. Nous devons donc considérer l’échelle la plus représentative et y associer les bonnes physiques avec les couplages les plus appropriés.

Random dispersion of ellipsoïdal thermally conductive particules in a polymeric matrix
Numerical simulation of LRI process