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Sous thème 1.1.

Modélisation et simulations des interfaces et de leurs effets sur les propriétés effectives des matériaux hétérogènes.

 

L’interface entre deux composants matériels ou deux éléments structuraux est le plus souvent supposée parfaite. Cette hypothèse est inappropriée dans de nombreuses situations. L’importance des effets des interfaces imparfaites sur le comportement mécanique et physique des matériaux et des structures a été reconnue depuis longtemps. Mais, l’étude des surfaces et des interfaces imparfaites est aujourd’hui un sujet de recherche primordial avec le développement des nanosciences et des nanotechnologies. Ceci s’explique par le fait que, dans un matériau nanostructuré ou une structure de taille nanométrique, le rapport entre l’aire des interfaces (ou surfaces) et le volume est tellement grand que les effets d’interface ou surface affectent de façon déterminante le comportement du matériau ou de la structure. Initié en 2000, ce sous-thème s’est développé considérablement dans l’équipe Mécanique pour la période 2008-2013. Concernant la modélisation, un modèle linéaire général d’interface imparfaite a été dérivé par une approche asymptotique et indépendante de tout système des coordonnées. Ce modèle est valable pour tous les phénomènes mécaniques et physiques linéaires, découplés ou couplés, et inclut comme cas particuliers tous les modèles d’interface imparfaite linéaires proposés dans la littérature. D’autre part, l’approche par analyse asymptotique a été étendue à la viscoplasticité pour établir des modèles d’interface imparfaite dans le cas correspondant. Les modèles d’interface imparfaite obtenus ont été utilisés pour capter analytiquement les effets de taille que manifestent les propriétés mécaniques et physiques effectives des nanocomposites. Ces modèles ont été également implantés dans les logiciels basés sur la méthode des éléments finis étendus (XFEM) et la méthode « levelset » et développés au sein de l’équipe pour traiter les matériaux à microstructure complexe. L’équipe Mécanique a clairement joué pour ce sous-thème un rôle de leader au niveau national et s’est montrée excellente au niveau international dans le domaine concerné, comme peuvent en témoigner les évènements organisés, les conférences données et les articles publiés par ses membres.

Références

Monchiet, V.; Bonnet, G., «A Gurson-type model accounting for void size effects», International Journal of Solids and Structures, 50 2 320-327 (2013)

 

Gu, S.-T.; He, Q.-C., «Interfacial discontinuity relations for coupled multifield phenomena and their application to the modeling of thin interphases as imperfect interfaces», Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 59 7 1413--1426 (2011)

 

Le Quang, H.; Bonnet, G.; He, Q.-C., «Size-dependent Eshelby tensor fields and effective conductivity of composites made of anisotropic phases with highly conducting imperfect interfaces», Physical Review B, 81 6 -- (2010)

 

Monchiet, V.; Bonnet, G., «Interfacial models in viscoplastic composites materials», International Journal of Engineering Science, 48 12 1762-1768 (2010)

 

Le Quang, H.; He, Q.-C., «Variational principles and bounds for elastic inhomogeneous materials withcoherent imperfect interfaces», Mechanics of Materials, 40 10 865-884 (2008)

 

Yvonnet, J.; He, Q.-C.; Zhu, Q.-Z.; Shao, J.-F., «A general and efficient computational procedure for modelling the Kapitza  thermal resistance based on XFEM», Computational Materials Science, 50 4 1220-1224 (2011)

Dernière mise à jour : 16/11/2016
       

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