Transition et couplage entre échelles pour l'identification expérimentale de modèles stochastiques de matériaux polycristallins – CouESt

Ce projet de recherches s'intéresse aux matériaux polycristallins, qui recouvrent la plupart des métaux et de nombreux matériaux céramiques, et dont la microstructure est composée de grains caractérisés par des orientations cristallines différentes. La compréhension de leur comportement et la prédiction de leur endommagement est extrêmement importante dans de nombreux domaines de l'ingénierie et pour de nombreuses industries. C'est le cas par exemple pour des moteurs conçus pour effectuer des millions de cycles sous chargements thermiques extrêmes ou pour les murs de confinement des centrales nucléaires soumis à des cycles thermiques et d'irradiation. On peut considérer trois échelles pour la modélisation de ces matériaux polycristallins: une échelle micro où un modèle de dynamique des dislocations est utilisé, une échelle méso avec un modèle élasto-plastique hétérogène, et une échelle macro avec un modèle élasto-plastique homogène. Les phénomènes controllant l'endommagement ont lieu à l'échelle micro mais les simulations à cette échelle sont trop coûteuses pour être accessibles. A l'autre extrêmité, les modèles macro sont abordables numériquement, mais le niveau de détail qu'ils fournissent est loin d'être satisfaisant pour des analyses de concentrations de contraintes, de fissuration ou de fatigue.

Ce projet cherche à utiliser simultanément les modèles à ces différentes échelles, et propose de rechercher une méthode d'identification conjointe. L'objectif est d'utiliser de manière coordonnée l'information expérimentale obtenue à différentes échelles pour identifier une série de modèles cohérents entre eux aux différentes échelles. Pour atteindre cet objectif, le projet se concentre sur (i) la clarification des relations entre les modèles aux différentes échelles (micro-meso et meso-macro), (ii) le développement de méthodes de couplage appropriées (stochastique-stochastique pour le couplage micro-meso et stochastique-déterministe pour le couplage meso-macro), et (iii) le développement d'une méthodologie pour l'utilisation simultanée d'informations expérimentales venant de différentes échelles. Deux caractéristiques fortes de ce projet sont: (i) la considération de modèles réellement stochastiques aux échelles micro et méso, plutôt que d'ensembles de réalisations de ces modèles, et (ii) l'application des approches développées sur des données expérimentales réelles issues de mesures EBSD, diffraction de rayons X et corrélations d'images.