Génération et homogénéisation de Volumes Elémentaires Représentatifs (VERs) pour composites à renforts discontinus : vers une meilleure compréhension des mécanismes locaux de déformation et d’endommagement

Generation and homogenization of Representative Elemental Volumes (VERs) for discontinuous reinforced composites: towards a better understanding of local mechanisms of deformation and damage

• Auteur / Autrice : Yacine Nait Abdelaziz
• Direction : Marc Bernacki, Jean-Luc Bouvard
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Mécanique numérique et Matériaux
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2018
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de mise en forme des matériaux (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Mécanique Physique des Polymères Industriels
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université de Recherche Paris Sciences et Lettres (2015-2019)

Mots clés

Mots clés libres

Mécanique

Matériaux

Numérique

Mechanical

Materials

Numerical

Résumé

Afin d’améliorer notre compréhension du comportement mécanique de composites polymère à renforts discontinus, nous proposons au travers de ce travail de thèse de réaliser une étude sur la génération de microstructures virtuelles à partir d’images issues d’essais in situ en tomographie et de microstructures modèles dans lesquelles les paramètres morphologiques microstructuraux peuvent être contrôlés. Ces images de microstructure permettront une reconstruction exacte (immersion éléments finis) ou statistiques des Volumes Elémentaires Représentatifs soumis à des sollicitations représentatives (voir figure). Cet outil de reconstruction de microstructures virtuelles existant au CEMEF au travers de la Cimlib, couple des méthodes de description d’interfaces, des techniques de maillage et de remaillage, et des solveurs mécaniques qui seront améliorés afin: i) de répondre aux exigences morphologiques de la microstructure d’intérêt; ii) de mieux appréhender les mécanismes d’endommagement mis en jeu pour différentes conditions de sollicitation (monotones et cycliques) et d’environnement(humidité). Les objectifs principaux du travail seront : - De dimensionner des VERs et les paramètres numériques utilisés afin d’analyser la sensibilité aux différents paramètres d’intérêts (fraction volumique de fibres, distributions d’orientation et/ou de longueur de fibres, qualité des interfaces,...), - De modéliser qualitativement l’endommagement à l’échelle micro.

To improve our understanding of the mechanical behavior of composites polymer with discontinuous reinforcements, we propose through this work of thesis to carry out a study on the generation of virtual microstructures from images resulting from in situ tests in tomography and model microstructures in which the microstructural morphological parameters can be controlled. These microstructure images will allow an exact reconstruction (finite element immersion) or statistics of Representative Elemental Volumes subjected to representative solicitations (see figure). This tool for the reconstruction of virtual microstructures existing at CEMEF through Cimlib, couples methods of interface description, meshing and remeshing techniques, and mechanical solvers that will be improved to: i) meet the morphological requirements of the microstructure of interest; ii) to better understand the damage mechanisms involved for different stress conditions (monotonic and cyclic) and environmental conditions (humidity). The main objectives of the work will be: - To size VERs and the numerical parameters used to analyze the sensitivity to the various parameters of interest (volume fraction of fibers, orientation distributions and / or length of fibers, quality of the interfaces, ...), - To qualitatively model the damage at the micro scale.