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MASTER MMSP
Fédération de Recherche IMOA
Chaire « circuits imprimés »
Projet ArchiMatHOS : Matériaux architecturés conçus par homogénéisation d’ordre supérieur
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Résumé
L’émergence de la fabrication additive et de l’optimisation topologique a fait apparaitre un nouveau paradigme de conception des matériaux : "material by design", dans lequel l’organisation de la matière joue un rôle central. On parle alors de matériaux architecturés car les propriétés apparentes ne sont plus seulement issues du matériau constitutif mais surtout de la présence d’une microstructure régulière. Ces matériaux sont l’objet d’un intérêt scientifique considérable car ils permettent de concevoir des matériaux qui n’existent pas dans la nature : des méta-matériaux.
Les méthodes de changement d’échelle ou d’homogénéisation se situent au cœur de cette thématique scientifique car elles sont la clef pour caractériser le comportement apparent des matériaux architecturés. En particulier, il a été démontré mathématiquement qu’il existe une très grande variété de comportements non-classiques obtenus par un simple mélange de matériaux constitutifs. Ce résultat théorique ne permet pas pour autant de construire les microstructures correspondantes.
L’objectif global de ce projet est d’explorer la grande variété des comportements élastiques non-classiques afin d’identifier et de générer de nouveaux matériaux architecturés aux performances mécaniques exceptionnelles : variation de volume très importante, résistance au choc, grande capacité d’absorption d’énergie ou de mise en forme. Les retombées technologiques à long terme concernent les matériaux architecturés mais aussi les matériaux « intelligents » couplant différents phénomènes physiques et pouvant être pilotés par une énergie d’actuation.
Pour mener cette exploration, un verrou scientifique initial à lever est l’élaboration de schémas d’homogénéisation d’ordre supérieur qui s’appliquent à des microstructures périodiques tout d’abord en petites perturbations puis en grandes déformations. Le second verrou scientifique est l’élaboration d’une procédure d’optimisation topologique pour générer de nouvelles microstructures aux propriétés non-classiques sur la base des schémas d’homogénéisation obtenus. Un soin particulier sera apporté pour que les hypothèses mathématiques effectuées pour mener les développements théoriques mènent à des matériaux effectivement fabricables et testables.
Partenaires
LNCC Laboratório Nacional de Computação CientíficaIECL Institut Elie Cartan de Lorraine MSME Modélisation et simulation multi-échelle Navier Laboratoire Navier (porteur) IMATH - INSTITUT DE MATHEMATIQUES DE TOULON - EA 2134 LEM3 : Laboratoire d’Etude des Microstructures et de Mécanique des Matériaux Dates
Du 01/01/2018 au 30/06/2023
Financement
530.474 € de l'ANR
Contact
jean-francois.ganghoffer@univ-lorraine.fr |