Fédération francilienne de mécanique

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Situation scientifique et objectifs

mercredi 7 octobre 2009, par rb@galilee.univ-paris13.fr

La grande majorité des matériaux de structure ou fonctionnels sont homogènes à l’échelle macroscopique mais présentent à une échelle plus fine des hétérogénéités structurales. Ces hétérogénéités peuvent être présentes à l’état naturel (métaux, roches, bois etc.) ou résulter de l’association de différents constituants (bétons, matériaux composites etc.)

Le comportement des matériaux est donc le résultat des mécanismes actifs au sein de leurs constituants et aux interfaces, ainsi que de l’agencement de ces constituants. La prévision du comportement macroscopique à partir de ces données nécessite de réaliser des opérations de moyenne complexes représentant les phénomènes d’interaction entre les constituants.

Ces modèles, fondés sur les méthodes d’homogénéisation, s’appliquent à une large gamme de matériaux (matériaux polycristallins, composites, polymères, matériaux nanostructurés et couches minces, biomatériaux, minéraux et géomatériaux, semi-solides,…). Ce sont des outils puissants pour l’identification de paramètres du comportement local et pour la prévision de l’influence de la microstructure sur le comportement effectif et les interactions entre constituants. Ces méthodes permettent également de décrire les conséquences, sur le comportement mécanique à long terme, de l’évolution microstructurale d’un matériau sous l’effet de son environnement ou de son instabilité propre (vieillissement statique) ainsi que les interactions avec la distribution des champs mécaniques locaux (vieillissement dynamique). Par ailleurs, outre les propriétés mécaniques (élasticité, plasticité, viscoélasticité etc.), ces approches s’appliquent à diverses propriétés physiques (milieux diélectriques, conductivité électrique et thermique, piézoélectricité, magnétostriction etc.)

Le but de cette école est de rendre les méthodes d’homogénéisation accessibles à une large communauté « matériaux », en s’affranchissant dans leur présentation des outils mathématiques les plus lourds et en dégageant leur domaine de validité. L’objectif n’est pas de permettre aux modélisateurs de discuter entre eux mais de leur donner l’occasion de transmettre une connaissance solide des hypothèses fondamentales, des possibilités des modèles, de leur mode d’utilisation, ainsi que de leurs limites. Nous souhaitons de cette manière favoriser les échanges et les interactions entre les différentes communautés en mécanique et physique des matériaux.
Dans une période où l’amélioration des propriétés, notamment mécaniques, et de la durée de vie des matériaux par l’optimisation de leur microstructure est reconnue comme un enjeu majeur, il est essentiel qu’une communauté beaucoup plus large (élaborateurs, transformateurs, spécialistes de la mise en œuvre et de la prévision de la tenue en service) s’approprie des résultats de recherches majeurs mais parfois trop peu « vulgarisés ».