En savoir plus sur l'équipe SIM

Deux thèmes majeurs de recherche se dessinent au sein de l'équipe, avec de nombreuses interactions entre eux : l’optimisation des matériaux (materials design), et les relations entre structure et propriétés d’usage. Ces thèmes sont caractérisés par des verrous scientifiques communs, et par l’utilisation de techniques et de modèles similaires, appliqués aux différentes familles de matériaux étudiées et orientés vers des secteurs économiques variés.

•     Material design : élaborer et optimiser les matériaux en volume et en surface en vue de propriétés d’usage visées.
  approche expérimentale et modélisation de l'élaboration de matériaux (renforts hybrides et nanotubes, cellules vivantes, polymères renforcés...), optimisation des matériaux et des surfaces (bioréacteur, biomatériaux, tissus biologiques, alliages métalliques...) en vue de propriétés mécaniques, électriques et/ou thermiques,compréhension des mécanismes physiques et modélisation aux échelles locales, genèse et transformation des microstructures en grandes déformations et/ou à température élevée.
   
•     Structure et propriétés d’usage : simuler, prévoir et optimiser le comportement des matériaux en conditions d’usage sévères.
  caractérisation mécanique du comportement des matériaux sous différentes sollicitations, monotones et cycliques, effet du vieillissement et de l’environnement sur le comportement en rupture, en endommagement et en fatigue (comportement en pointe de fissure, fragilisation environnementale, comportement en service ...), approches multi-physique et multi-échelle du comportement, mesure et simulation des champs locaux, modélisation en plasticité cristalline, simulation par éléments finis, calculs ab initio.

Les projets de recherche s’appuient sur un parc important de machines d’essais mécaniques en sollicitation monotone et cyclique à différentes températures (77 K à 1 300 K), associé à des moyens de mesure in situ des champs de déformation à différentes échelles (y compris in situ sous MEB). Des moyens d’élaboration de renforts hybrides et de caractérisation aux échelles les plus fines permettent de quantifier les microstructures et leurs évolutions : diffraction par rayons X in situ, MEB couplé à un spectromètre et à un dispositif EBSD, MET FEG, AFM, nanoindentation, plateforme de caractérisation de nanomatériaux.

En parallèle et de façon complémentaire, différents modèles de simulation numérique sont développés : calculs par éléments finis, modèles en plasticité cristalline, calcul ab initio. Les simulations numériques bénéficient des moyens de calcul de l’ensemble du laboratoire, ainsi que de la puissance du mesocentre de calcul de l’ECP, en lien étroit avec l'équipe SIN. L’objectif de ces simulations est double : d'une part, permettre de valider des hypothèses de comportement et/ou des mécanismes physiques, d'autre part, extrapoler les résultats obtenus afin de rechercher les domaines d'optimisation réels.

La convergence de ces deux thèmes est essentielle (i) pour les calculs de champs lors d'essais mécaniques in situ (prise en compte de la géométrie réelle de l'éprouvette, par exemple), et (ii) pour le pilotage d’essais et le contrôle par des grandeurs pertinentes calculées en temps réel.

CONTACT

Elsa Vennat

Courriel : elsa.vennat@centralesupelec.fr