Les études groupées dans ce thème portent sur le comportement thermomécanique des matériaux soumis à
- de très hautes températures, relativement au point de fusion,
- de très fortes pressions,
- de très hautes vitesses de déformation (jusqu’à ~107 s-1).
Les secteurs applicatifs concernés sont la mise en forme des matériaux (usinage rapide…) ainsi que leur durabilité en service sous conditions sévères (moteurs aéronautiques en sur-régime, ablation, tenue au feu, perte d’aube, test de décohésion par choc, impact de projectile ou de débris, explosion, crash, collision…). Certaines collaborations portent même sur les conditions thermodynamiques qui règnent au cœur des intérieurs planétaires, avec des pressions de plusieurs Mbar (1 Mbar = 100 GPa).
Ces travaux reposent sur des moyens expérimentaux originaux, tant pour le chargement (banc MAATRE, banc MARTEL, chocs laser) que pour l’instrumentation (vélocimétrie Doppler, imagerie rapide, spectroscopie in situ, X ou Raman). Beaucoup de ces expériences sont menées sur de grandes installations extérieures au laboratoire, accessibles via des collaborations récurrentes ou des comités de programme (LULI à l’Ecole Polytechnique, ESRF à Grenoble…).
Les enjeux associés à ces sollicitations consistent en l’identification des processus élémentaires de comportement et d’endommagement aux échelles spatiales et temporelles pertinentes. En particulier, les matériaux étudiés, pour la plupart métalliques ou composites, subissent sous ce type de sollicitation des transitions de phase, voire des changements d’état. Les expériences de choc permettent d’accéder aux cinétiques de ces transformations, sur des temps caractéristiques très courts (typiquement de l’ordre de la nanoseconde), avec des états métastables, hors équilibre. D’autre part, elles mettent en jeu des processus d’endommagement et de fragmentation spécifiques aux régimes dynamiques (écaillage, bandes de cisaillement adiabatique…). Sur tous ces aspects, des travaux de modélisation et de simulation numérique permettent, par un dialogue avec les expériences, de tester et d’améliorer les capacités prédictives de modèles physiques, notamment avec une description fine des couplages multi-physiques (mécanique-thermique, …) en jeu, et une prise en compte de la réponse visqueuse et des changements de phase/état par le biais de variables internes judicieusement introduites et identifiées (cf. par exemple le modèle Polystar).
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| Historique de chargement complexe sur une éprouvette en superalliage monocristallin au banc MAATRE | Expérience de choc laser dans une enceinte à vide avec mesure de vitesse par interférométrie Doppler |
Opérations de recherche
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