Coordinateurs du projet
Contexte
L’objectif de ce projet est de poursuivre, dans le cadre d’un projet ONR (Office of Naval Research), les travaux de Corentin Humeau (thèse de l’Université de Nantes soutenue en 2017), afin de développer des modèles prédictifs pour des matériaux composites en conditions couplées. Le couplage ici résulte en l’exposition simultanée du composite à l’immersion dans l’eau et à un chargement mécanique. Ces deux sollicitations accélèrent le développement de l’endommagement par rapport à des conditions non-couplées prises en compte classiquement aujourd’hui (vieillissement hydrique suivi d’un chargement mécanique). Cependant, les structures EMR en service opérationnel subissent des conditions couplées, et il est donc indispensable de disposer d’outils prédictifs qui les prennent en compte.
Ruptures scientifiques et innovation
L’originalité de ce projet réside dans son orientation vers le couplage hygromécanique. Dans les travaux existants (état de l’art), il existe beaucoup de données sur la chute de propriétés après un vieillissement hydrique, pour autant il existe une interaction certaine entre l’absorption d’eau et les contraintes mécaniques de service qui peut provoquer des couplages hygromécaniques voire une accélération des endommagements et une rupture prématurée.
Qui plus est, dans les applications réelles, l’eau et les chargements agissent conjointement, et une prédiction fidèle de la réponse d’une structure marine composite doit tenir compte des couplages présents.
Impact technique et économique attendu
L’objectif de ce projet est de proposer des outils numériques prédictifs de la durée de vie de structures composites pour des applications EMR. Ces simulations permettront à termes de réduire les opérations d’inspection et de maintenance des pièces en service.
Résultats
Le projet CEAUCOMP tourne autour de 2 axes principaux : la diffusion d’eau et le comportement mécanique de matériaux composites. Dans un premier temps, les deux phénomènes ont été étudiés de manière découplée (caractérisations diffusives et mécaniques séparées). En effet, une étude diffusive poussée a été réalisée sur une période supérieure à 500 jours pour comprendre le comportement diffusif (figure 1a) et les phénomènes de gonflements relatifs à cette absorption d’eau (figure 1b).
D’autre part, le comportement mécanique a été étudié à différents temps de vieillissement (0 à 500 jours) et de manière quasi-statique instantanée (traction) et en fluage pour mettre en évidence l’influence du vieillissement sur l’évolution des propriétés mécaniques de manière découplée…
Un modèle viscoélastique a par la suite été utilisé pour représenter le comportement en fluage des matériaux d’études, puis introduit dans un logiciel par élément finis pour réaliser des calculs hygro-viscoélastiques (couplage diffusion et comportement viscoélastique) et analyser les champs hygro-mécaniques locaux.
Retombées industrielles
Les résultats de ces travaux devraient permettre de réduire les opérations d’inspection et de maintenance des pièces en service. Les outils numériques développés pourront être utiles pour les acteurs industriels de la filière EMR.