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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

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Page 1: Méthodes expérimentales mesures de champs Evelyne Toussaint€¦ · 7 développement de méthodes d'identification de propriétés matériaux par méthode inverse (MCV ERdC…)

Axe MMS Mécanique, Matériaux et Structures

Thématique : Matériaux et Structures (M&S)

Méthodes expérimentales

mesures de champs

Evelyne Toussaint email : [email protected]

Institut Pascal

Page 2: Méthodes expérimentales mesures de champs Evelyne Toussaint€¦ · 7 développement de méthodes d'identification de propriétés matériaux par méthode inverse (MCV ERdC…)

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:

[email protected]

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