Pour plus de renseignements contacter Etienne Balmès (etienne.balmes@ensam.eu) et Léo Morin (leo.morin@ensam.eu)

Contexte et enjeux

Des ondes mécaniques se propageant dans une structure ou un matériau interagissent avec les interfaces présentes en volume ou à leurs frontières. Les interfaces dans le cas des structures sont des contacts entre pièces mécaniques alors que dans un matériau, elles caractérisent l’hétérogénéité microstructurale. Au niveau d’une interface, les ondes sont en partie réfléchies, en partie transmises. Ces effets conduisent à une structuration des ondes dans le milieu qui localement peut induire des états de contrainte de traction. Si cet état de contrainte est suffisamment élevé, il conduit à un endommagement du milieu : décohésion de l’interface, amorçage de porosité. Les interfaces sollicitées peuvent elles-mêmes re-structurer les ondes mécaniques au travers du milieu à une échelle du matériau ou d’une structure. Cette modification de structures des ondes est utilisée pour détecter des défauts dans le cadre du contrôle santé des pièces.

Spécificités du PIMM
L’équipe LASER travaille depuis longtemps sur le Choc Laser avec deux applications : la mise sous contraintes des surfaces (Laser Shock Peening) et le test d’adhérence (Laser Shock Adhesion Test). Grâce à la plateforme Choc Laser, l’équipe LASER est capable aujourd’hui de produire des endommagements en des lieux spécifiques de la microstructure pour tester l’adhésion d’interfaces ou créer des endommagements contrôlés. Par ailleurs, l’équipe P&C étudie l’endommagement de composites à fibres longues stratifiés lors de sollicitations dynamiques à grandes vitesses. L’équipe COMET utilise une machine de fatigue ultrasonique pour étudier la fatigue à très grands nombres de cycles d’éprouvettes fissurées. Enfin l’équipe DYSCO travaille depuis longtemps sur les phénomènes vibratoires à temps longs et leurs interactions avec des contacts non linéaires ainsi que sur la détection des défauts par analyse de la structure des ondes. Dans toutes ces études, il est nécessaire de connaitre l’état de contrainte pour remonter aux conditions d’amorçage et de développement de l’endommagement. Les phénomènes dissipatifs associés sont également l’objet d’étude lorsqu’on s’intéresse à l’énergie dissipée en fatigue ou à réduire les vibrations dans les transports. Ce projet inter équipes traduit donc une volonté du PIMM de partager des outils communs de modélisation et de simulation numérique pour mieux comprendre les effets dynamiques en présence d’interfaces pour accéder à l’endommagement et à la dissipation d’énergie. D’un point de vue expérimental, le PIMM dispose de machines d’essais mécaniques permettant de faire varier la vitesse de déformation ?̇ dans une large gamme : machine quasi-statique (?̇<1 ?−1), machine très grande vitesse (1?−1<?̇<100?−1 ), barres de Hopkinson (100?−1<?̇<1000?−1 ), choc laser (105?−1<?̇).

Questions et projets scientifiques
Les questions scientifiques auxquelles le laboratoire souhaite répondre se répartissent en deux thèmes :
• Comment prédire l’état de contrainte dans un milieu non élastique avec interfaces soumis à des ondes mécaniques ainsi que son évolution en fonction de l’endommagement du milieu ?
• Comment modéliser les modifications des ondes et les traiter pour détecter la présence de défauts ?

Quelques projets collaboratifs associés

2015-2018 FUI COMPOCHOC

2018-2022 ANR GIGADEF

2017-2020 ANR MONARQUE

2018-2013 H2020 REMAP

Partenaires industriels : AIRBUS, PEUGEOT, SNCF, THALES, ...