Les procédés d’élaboration (directe) peuvent être étudiés, caractérisés, modélisés ou encore simulés à différentes échelles spatiales (mais aussi temporelles), caractéristiques de différents phénomènes physiques : échelle macroscopique (dite « du procédé »), échelles méso- et/ou microscopique selon la nature du matériau étudié. L’équipe MPE a développé, notamment entre 2014 et 2019, des outils d’analyse, expérimentaux et de simulation numérique, aux différentes échelles mentionnées, dans le domaine des composites comme dans celui des céramiques (thèses de L. Chevalier, K. Andriamananjara, A. Ducoulombier, I. Ghorbel). Cet axe de recherche vise à coupler ces échelles entre elles. Ci-dessous, un exemple de couplage d’échelles dans les composites prenant en compte la variabilité de la microstructure par processus gaussiens (travail de thèse d’A. Geoffre, 2019 – 2022, Chaire Hexcel).
- Contexte : homogénéisation par prise de moyenne sur un volume élémentaire représentatif d’un matériau composite résine (époxy) / fibres (carbone)
- Génération, par un processus stochastique, d’un volume élémentaire statistiquement représentatif du matériaucomposite (Logiciel MIGNUS, A. Geoffre, M. Cataldi, M. Ghestin)
- Cas stationnaire
Pour de nombreux tirages de domaines élémentaires, résolution des équations de Stokes par éléments finis P1/P1 stabilisés. Calcul de la perméabilité par la loi de Darcy, pour une loi de frottement fibre / résine donnée. Régression par processus gaussiens : quantification de la variabilité de la perméabilité K [Geoffre et al., 2020]
- Cas instationnaire
Pour de nombreux tirages de domaines élémentaires, résolution des équations de Stokesbifluides air / résinepar éléments finis P1/P1 stabilisés, incluant les effets de capillarité, et capture du front fluide par une méthode level-set. Calcul de la pression capillaire, de la saturation, de l’avancée du front fluide,puis régression par processus gaussiens.