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Axe MMS Mécanique, Matériaux et Structures
Thématique : Matériaux et Structures (M&S)
Méthodes expérimentales
mesures de champs
Evelyne Toussaint email : [email protected]
Institut Pascal
2 Institut Pascal
Cadre, nature et objectif des travaux
• Caractérisation des matériaux et des structures par imagerie quantitative et autres méthodes expérimentales innovantes (mécaniques, physicochimiques, thermiques, hygroscopiques…
Elastomère
Source de chaleur et élongations maximum
Enrobés bitumineux Bois
Monocristal d’AMF Multicristal d’aluminium
• Champs de déplacements plans de déformations planes, de températures en surface d’éprouvettes
• Mise en œuvre et caractérisation des propriétés de matériaux composites .
Particules de bois Composite carbone -lin
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Titre du thème
Institut Pascal
Forces vives : 6 Personnes (5 EC+ 1 associé) X. Balandraud, B. Blaysat, K. Charlet, M. Grédiac, E.
Toussaint , D. Delpueyo
5 Doctorants N. Barrera, D. Dang, P. Jongchansitto, S. Sun, A. V. Nguyen
Sujets scientifiques : développement d'outils de traitement de mesures de champs cinématiques ;
analyse de mesures thermiques pour nourrir des modèles de comportement thermomécaniques ;
développement de méthodes d'identification de propriétés matériaux par méthode inverse (MCV ERdC…) ;
modélisation du comportement des matériaux par mesures de champs (observation, identification.. ) ;
mise en œuvre et caractérisation des propriétés de matériaux composites.
Plates-formes d’appui : IFMA : laboratoire d’essais des matériaux et CTT
Polytech CFd – MSGC
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Problématique scientifique/Centre d’intérêt
Institut Pascal
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Développement d'outils d’obtention de mesures de champs cinématiques
Institut Pascal
Problématique : Obtenir des champs de déplacements et de déformations à partir d’images de
grilles solidaires d’éprouvettes testées
Objectifs : Améliorer les performances métrologiques de la méthode
Pouvoir quantifier l’écart entre valeurs affichées à l’écran et « vraies » valeurs en s’appuyant notamment sur des notions issues de la communauté « traitement d’images »
Forces vives : 3 enseignants-chercheurs
Collaborations : LORIA-CNRS/INRIA/Université de
Lorraine, IPR/Université de Rennes
Projets: ANR Demether, Constellium
Contact: [email protected]
Acteurs: B. Blaysat M. Grédiac E. Toussaint
Déconvolution de cartes de déformation
Aiguilles de Martensite
Bitume dans un enrobé
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Thermo-mécanique expérimentale des matériaux par thermographie IR
Institut Pascal
Problématique : Analyser la réponse calorimétrique des matériaux sous sollicitation
mécanique et faire le lien avec les mécanismes de déformations
Objectifs : Réaliser des essais mécaniques instrumentés par thermographie infrarouge
et mettre en place des procédures de traitement d’images thermiques pour en extraire des champs de sources de chaleur
Analyser les sources de chaleur pour étudier les couplages thermo-mécaniques et/ou les irréversibilités mécaniques dans le matériau
Forces vives : 4 enseignants-Chercheurs 1 doctorant (P. Jongchansitto)
Contact: [email protected]
Monocristal d’AMF Elastomère Céramique multiphasée Milieu granulaire Alliage Al-Mg
Acteurs: X. Balandraud, D. Delpueyo, M. Grédiac, E. Toussaint
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développement de méthodes d'identification de propriétés matériaux par méthode inverse (MCV ERdC…)
Institut Pascal
Problématiques : Développer des stratégies d’identification de paramètres adaptées aux mesures de champs
Objectifs : Rendre + efficaces les méthodes existantes
Caractériser des phénomènes nouvellement finement observés
Forces vives : 4 enseignants-Chercheurs 1 doctorant (D. Dang)
Collaborations: KAUST, Université d’Eindhoven, Université de Southampton
Contact:
Acteurs: X. Balandraud, B. Blaysat M. Grédiac, E. Toussaint
Cernes de bois
Essai virtuel: identification d’un contraste de propriétés matériaux
x
t(x)tc
x0
∆(x)
xt(x)
∆cxc x0
∆ (x)
x
t(x)
y0
Integrated-DIC
∆
t(∆)
∆c
tc
Corrélation intégrée dédiée à la caractérisation des interfaces
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Modélisation du comportement des matériaux par mesures de champs
Institut Pascal
Problématiques : Compréhension des mécanismes de déformation, couplages mesures cinématiques/thermiques Obtention des sources de chaleur à partir de mesures sans contact.
Objectifs : Apporter des mesures nouvelles permettant de nourrir des
modèles de comportement thermomécanique des matériaux.
Forces vives : 4 enseignants-chercheurs 3 doctorants (Sun, Dang, Barrera)
Collaborations: PCM (2008-2012), Michelin (2010-2014)
IPR/Univ Rennes
Projets: thèse cifre Michelin, thèse MESRT
Contact: [email protected]
Acteurs: X. Balandraud B. Blaysat M. Grédiac E. Toussaint
Elastomères
Enrobés bitumineux
Bois Verre
Assemblages métalliques
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Mise en œuvre et caractérisation des propriétés de matériaux composites
Institut Pascal
Problématiques : Déterminer les propriétés de nouveaux matériaux
Objectifs : Fabriquer des matériaux composites innovants (notamment à base d’agroressources) ayant une « santé matière » convenable Caractériser leurs propriétés morphologiques, mécaniques et physico-chimiques
Force vive: 2 enseignants-chercheurs 1 doctorant (A. V. Nguyen)
Collaborations: IUT Mesures Physiques Clermont INRA Theix Institut de Chimie de Clermont Ferrand Thème matériaux bio-sourcés
Projets: COMBAT (région), MaProSu (CNRS)
Contact: [email protected]
Acteurs: K. Charlet X. Balandraud
Tomographie X d’un
composite bois/polyester
Microgoutte sur du bois non
traité et fluoré
Teneur en eau de bois non
traité et fluoré
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Bilan sur 2008-2013
Institut Pascal
Savoir-faire scientifique Méthodes de mise en œuvre de composites (moulage, infusion…) Méthodes expérimentales innovantes (fluage, fatigue, hygroscopie…) Techniques avancées de mesure de champs (thermographie IR, tomographie, corrélation, grilles..) Techniques novatrices de caractérisation (MCV, ERdC…)
Avancées scientifiques : Conception de nouveaux matériaux à base d’agroressources Amélioration de la méthode de la grille Régulation mécanique de la corrélation d’image (CI intégrée) Traitement d’images (analyse) Couplage cinématique-thermique
Résultats et compétences acquises : Propriétés d’interface entre fibres végétales Propriétés visco-élastiques de fibres et de composites Expertise en caractérisation à partir de mesures de champs (élastomères, bois, enrobés, métaux, matériaux composites..)
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Bilan sur 2008-2013
Institut Pascal
Thèses et Masters : Thèses : 8 soutenues (Samaca, Garnier, Bubulinca, Saulnier, Delpueyo, Badulescu, Moutrille, Promma), 5 en cours (Barrera, Sun, Dang, Jongchansitto, Nguyen) Master : Viguier, Dupont-Marillia, Lachhab, DC Nguyen
Production scientifique : 60 ACL, 45 ACTI Ouvrages: Mesures de champs et identification en mécanique des solides 2011 (M. Grédiac et F. Hild Français et Anglais) et Virtual Fields Method 2012 (F. Pierron et M. Grédiac)
Projets et collaborations : ANR Demether, contrats Michelin, PCM, Constellium Collaborations internationales : Roumanie (Universités de Pitesti et de Iasi), Thaïlande (Université de Chiang Mai), Etats-Unis (DIC Challenge), Italie (Politecnico di Milano& Università della Calabria), Royaume-Uni (Université de Southampton), Belgique (Universités de Louvain et Leuven), Pays-Bas (Technische Universiteit Eindhoven), Arabie Saoudite (King Abdullah University of Science and Technology)
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Bilan sur 2008-2013
Institut Pascal
Rayonnement scientifique : Conférences plénières : Michel (ECCM, SEM) Jurys de thèse : France (35), Etranger (GB, Roumanie, Belgique, Canada) Prix Daniel Valentin 2011 Prix Theocaris (Eurasem 2011) et SEM (2012) Animation GDR 2519 jusqu’en 2011 Responsable GST« Mécanique Expérimentale » de l’AFM Ecoles thématiques CNRS 2009-2011-2013 Journées élastomères 2010-2012 Photomechanics 2009 (Loughborough) 2011 (VUB Bruxelles) Organisation ECCM (Comput Mechanics) 2010 (Paris) Journées jeunes chercheurs matériaux composites bio-sourcés Nevers, 2013
Points forts :
Méthodes expérimentales originales pour la détermination de propriétés mécaniques et hygroscopiques Méthodes de mesure de champs cinématiques et thermiques originales Identification inverse à partir de mesures de champs
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Perspectives 2014-2020
Institut Pascal
Projets et ambitions: Réaliser la cartographie thermique IR de composites en fatigue Valoriser des matériaux agrossourcés en matériaux composites Ouverture vers les grandes structures (génie civil) Méthodes de caractérisation innovantes (approches inverses) Maîtrise complète des outils de mesure de champs (bruit, résolution ouverture vers le traitement d’images )
Assemblages
métalliques
Renforcement par composites
Composite bio-sourcés
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Méthodes expérimentales - mesures de champs
Des moyens de mesure Des machines d’essais
pour caractériser des matériaux et des structures