Travaux de recherche


Sujet de thèse

Le sujet porte sur l'étude du comportement mécanique de milieux hétérogènes. Nous nous intéressons plus en particulier à des matériaux composites à base de résine époxy et renforcés en fibres aléatoirement réparties. Il s'agit dans une première partie de mettre en place des outils fiables et efficaces pour l'étude éléments finis de la réponse mécanique du matériau. Dans un second temps, il s'agit d'étudier l'impact des paramètres morphologiques du réseau d'hétérogénéités et du phénomène de percolation des fibres sur la réponse mécanique du matériau.




Aspect de modélisation

Si la conception d'une géométrie respectant les frontières réelles d'un réseau de fibres aléatoirement distribuées demeure possible, une modélisation éléments finis s'avère difficile à mettre en oeuvre dans ce contexte. Afin de palier à tel problème, nous avons développé des stratégies efficaces de génération de maillages basées sur le concept de pixelisation/voxelisation. Il s'agit de concevoir un motif représentatif du matériau à l'aice d'une approximation de la géométrie effectuée selon une grille de quadrangles en 2D ou hexaèdres en 3D. Les stratégies mises en place s'appuyent sur des outils de raffinement local permettant une génération à la fois fine et efficace de la géométrie et des maillages correspondants.




Etude de paramètres et percolation

Nous nous intéressons à l'étude de paramètres morphologiques tels que les dimensions, l'orientation, la distribution et la tortuosité des fibres. Des études préliminaires nous permettent de retrouver des résultats classiques des composites à fibres courtes dans le cadre de la stratégie de modélisation mise en place. Des études plus poussées ont été effectuées afin de mieux comprendre l'impact du phénomène de percolation, autrement dit la formation de chemins de fibres à fortes densités d'hétérogénéités. Les résultats exhibés ne permettent pas de conclure à un apport direct sur le renforcement du matériau.




Décomposition de domaine et parallélisation

Certains types de milieux hétérogènes nécessitent des motifs de dimensions particulièrement importantes lesquelles affectent l'efficacité de l'étude de la réponse mécanique. L'outil de décomposition de domaine s'avère une solution efficace pour palier à ce problème. Il s'agit d'une stratégie d'étude basée sur le concept de diviser pour mieux régner consistant à subdiviser le domaine initial dans l'optique d'une réduction du temps calcul. Une telle approche s'avère adaptée à une mise en place parallélisée des calculs laquelle a été effectuée à l'aide de la librairie MPI.





Figure : Volume élémentaire représentatif obtenu avec le modèle d'approximation géométrique.



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