PTR5 Comportement et durabilité des matériaux

Les travaux de recherche menés au sein du PTR 5 « Comportement et durabilité des matériaux hétérogènes » concernent le diagnostic, la mesure, la modélisation et la prévision de la santé des matériaux, des structures et des systèmes électromécaniques.

Axes de recherche

Fatigue et auto-échauffement des matériaux et des structures (métaux, composites et matériaux organiques).
Comportement et fatigue des matériaux actifs (matériaux piézo-électriques ou à mémoire de forme).
Vieillissement thermique et marin des matériaux organiques.
Comportement non-linéaire des matériaux hétérogènes.

Tout en répondant à des questions scientifiques fondamentales, ces recherches appliquées sont conduites avec les industriels européens, de nombreux secteurs, en particulier l’automobile, l’aéronautique, l’énergie ou les fournisseurs de matériaux.

Compétences

Approche théorique : lois de comportement, modélisation des processus irréversibles et modélisations multi-échelles.
Approche expérimentale : à chaque échelle son essai, des mesures de champs au service de la caractérisation rapide, le développement d’essais originaux.
Approche numérique : implantation de lois de comportement, approches multi-échelles numériques, outils d’aide au dimensionnement et au diagnostic.

Mots clés :

Fatigue, vieillissement, tenue en fatigue, modélisation, essais.

Site web de l'IRDL / PTR 5 Liste des thèses soutenues / en cours

Exemples de programmes de recherche impliquant l'ENSTA Bretagne

NOUVELLE CHAIRE INDUSTRIELLE ANR « SELF HEATING » AVEC NAVAL GROUP & SAFRAN : prédire la tenue en service des systèmes aériens et navals

Pilotée par l’ENSTA Bretagne (Institut de Recherche Dupuy de Lôme), deux industriels majeurs et associant l’institut P’, la chaire industrielle « Self Heating » a été retenue par l’Agence Nationale de la Recherche (ANR).

Budget total : 2 050 000€, co-financé par l’ANR (50%), Naval Group et Safran (50%).
Durée : 4 ans, à partir du 1er décembre 2020
Équipe dédiée : 8 thèses et 4 post-doctorats, encadrés par 13 chercheurs
Titre : caractérisation, modélisation et prévision rapide des propriétés à la fatigue polycyclique des matériaux à partir de mesures thermométriques
Objectifs et méthode : mesurer la signature thermique des mécanismes d’endommagement des matériaux pour les applications navales et aériennes, afin de prévoir et déterminer de façon rapide les propriétés à la fatigue polycyclique de ces matériaux.

La méthode « self-heating » (auto échauffement) consiste à observer la courbe de température d’un matériau, soumis aux efforts répétés qui conduisent à son endommagement, dans des conditions expérimentales précises, afin d’en déduire la durée de vie et de prédire des points de fragilité. La rapidité d’étude et la précision des résultats constituent des points forts pour l’industrie. `

Les modèles numériques ainsi générés alimentent les codes de calcul des bureaux d’étude, afin de retarder et éviter les avaries dès la conception d’un navire, d’un sous-marin ou d’un avion.
La volonté des groupes Safran et Naval Group est d'étendre cette approche scientifique à l'ensemble des matériaux utilisés dans leurs applications respectives et de s'intéresser aux paramètres jouant sur la fatigue de leurs matériaux (température, procédé de fabrication, nature du chargement, traitements de surface, etc.).

Projet « FRAPAN » (DGA)

Fatigue d’un propulseur marin obtenu par fabrication additive.

Projet ANR France Energies Marines « PolyaMoor »

Ce projet mené avec Ifremer porte sur les lignes d’ancrage en polyamide souple et durable pour les énergies marines renouvelables.

Thèses CIFRE avec SAFRAN

Investigation thermomécanique pour le dimensionnement en fatigue des composites tissés 3D pour les applications aéronautiques ; détermination rapide des propriétés en fatigue à grand nombre de cycles (à partir d’essais d’auto-échauffement sous sollicitations cycliques) d’alliages métalliques pour des turboréacteurs aéronautiques.

Thèses CIFRE avec Vibracoustic

Les investigations thermomécaniques pour le dimensionnement en fatigue concernent des pièces conçues dans différents matériaux (en mousse polyutéthane ou thermoplastiques renforcées de fibres de verre).