La modélisation des processus de dégâts et de fissures
Les matériaux polycristallins se composent d'agrégats de cristaux (des grains) de taille et d'orientation variées. Ils montrent des comportements complexes de fracture, difficiles à restituer par des modèles à une seule échelle. Il est important de comprendre ces comportements pour fabriquer des structures de transport qui auront un impact positif sur les rejets, les coûts et la sécurité. Les scientifiques du projet MULTISCALE MODEL, financé par l'UE, ont exploité une nouvelle formulation intégrale de la limite de cohésion des grains, afin de relier les informations à différentes échelles. Elle tient compte sans difficultés de la façon dont l'échelle microscopique affecte la réponse macroscopique, ce qui modifie en retour l'évolution de l'état microscopique durant l'initiation et la propagation de fissures. Le modèle au niveau des grains, basé sur la limite de cohésion-friction, tient compte de la dégradation progressive entre les grains et des faiblesses des matériaux polycristallins à l'échelle microscopique. Les résultats des calculs se sont avérés en accord avec les données disponibles. Le modèle à l'échelle microscopique a été intégré à un modèle plus vaste, où l'échelle macroscopique est décrite via une formulation classique d'élément aux limites. Une procédure d'homogénéisation du matériau prévoit les dommages macroscopiques résultant des défaillances progressives entre les grains au niveau de la microstructure. Les résultats du projet MULTISCALE MODEL ont été présentés lors de plusieurs conférences internationales ainsi que dans plusieurs revues évaluées par des pairs. Jusqu'ici, la prévision de la propagation des fractures s'est surtout basée sur des hypothèses en partie empiriques. La disponibilité d'une modélisation plus exacte des mécanismes de la cassure friable dans les matériaux polycristallins aura un important impact sur les secteurs de l'aérospatiale et de l'automobile en UE. Outre l'amélioration des pratiques d'ingénierie et de maintenance, elle renforcera la position de l'UE dans le domaine de la modélisation à plusieurs échelles.
Mots‑clés
Fissure, modèle à plusieurs échelles, polycristallin, limite de cohésion de grains, homogénéisation de matériau
