Tomographie X et Analyses Multiéchelles pour l'Optimisation des renforts tissés 3D de Composites – AMOC

En dépit de nombreuses tentatives de modélisation du comportement effectif, il n’y a actuellement pas encore d’approche reconnue capable d’appréhender les aspects les plus importants de la déformation des renforts textiles 3D au cours de leur mise en œuvre, et de prédire de façon efficace simultanément la réponse macroscopique de la structure à l’état sec ou préimprégné à partir de celle des fibres ou des fils constitutifs des mèches aux plus petites échelles. Grâce aux développements récents des techniques de simulation multiéchelles et d’imagerie 3D en science des matériaux, en particulier la microtomographie à rayons X combinée à des techniques d'analyses d'images appropriées, il devient possible d'analyser finement les micro-mécanismes de déformation au niveau des interactions entre fibres et d'enrichir l'interprétation d'essais micro ou méso-mécaniques, ce qui ouvre des voies nouvelles pour l'exploration et la compréhension des phénomènes se produisant à ce niveau, en particulier pour élaborer et identifier des modèles aux échelles intermédiaires, indispensables pour une prédiction in fine du comportement macroscopique.
L’objectif général du projet est le développement de lois de comportement à cinématique enrichie de renforts textiles techniques 3D secs et pré-imprégnés aux différentes échelles, qui intègrent la géométrie des constituants identifiée par la microtomographie X, la rhéologie des fibres et des fils, les nonlinéarités géométriques et structurelles, les phénomènes singuliers et dissipatifs liés à la présence de défauts, d’irrégularités de comportement (contact, frottement, microfissuration), ainsi qu’une variabilité statistique de la géométrie et des propriétés mécaniques des fils ou des fibres au sein de l’armure du tissage. Ces aspects constituent autant de verrous qui définissent le caractère novateur du projet par rapport aux travaux de la littérature. Le projet est pluridisciplinaire car il concerne la science des matériaux fibreux, la mécanique des milieux discrets et continus, les méthodes d’homogénéisation multiéchelles d’ordre supérieur, la rhéologie, les méthodes stochastiques, les techniques d’analyse d’images par microtomographie, les méthodes numériques.