Projet ANR-14-CE07-0035 – Micromorfing : Milieux Micromorphes: Modélisation multiphysique et Simulation Numérique Avancées de Procédés de Mise en Forme
Programme : Produits (conception, procédés et matériaux) (DS0303) 2014
Année de financement : 2014
Coordinateur du projet : Monsieur Khemais SAANOUNI (Université de Technologie de Troyes - Institut Charles Delaunay, Laboratoire des Systèmes Mécaniques et d'Ingénierie Simultanée, STMR, UMR 6281 du CNRS)
Partenaires : Centre des Matériaux; Laboratoire Roberval - Unité de Recherche en Mécanique; Laboratoire public
Montant : 377035.0 euros
Date de début : 2014
Durée : 54 mois
Résumé : Résumé : 
Optimiser différents procédés de fabrication afin d'obtenir des pièces métalliques avec des défauts contrôlés tout en réduisant le coût global en termes de matières premières, d'énergie nécessaire à la fabrication ou à l’utilisation en service et leur impact sur l'environnement , est désormais une nécessité vitale. La rupture des composants métalliques lors de leur fabrication ou lors de leur utilisation industrielle est une conséquence de la forte localisation de champs thermomécaniques à l'intérieur de zones plus ou moins étroites. Les interactions fortes (ou couplage) entre les champs thermomécaniques intensifs (déformations, endommagement, écrouissage, température ...) à l'intérieur de ces zones de localisation, se traduisent  souvent par un adoucissement induit par l'effet des dommages et/ou par l'augmentation de la température. Pour les problèmes quasi - statiques, la théorie classique de’ la mécanique des milieux matériellement simples (milieux de Cauchy) ne permet pas de modéliser correctement ces phénomènes très localisés en présence d'adoucissement induit. Dans le cas dynamique incluant l'effet thermique et de viscosité, la solution numérique de ces problèmes conduit à des bandes de localisation dont la largeur est très faible et non liée à la microstructure sous-jacente. 
Le projet Microforming vise à développer, dans le cadre de la mécanique des milieux continus généralisés (théorie micromorphique), une modélisation «avancée» du couplage multiphysique de phénomènes thermomécaniques en introduisant naturellement des longueurs internes représentatifs des microstructures des matériaux tout en tenant compte des différentes anisotropies initiales et induites en grandes déformations inélastiques. Dans ce cadre d’une théorie non locale, des ddls micromorphiques liés à l’endommagement, la déformation, la température et l’écrouissage seront introduites. L'extension du principe des puissances virtuelles conduira à l’obtention de nouvelles équations de bilan micromorphiques supplémentaires avec leurs conditions aux limites respectives. D'autre part, l'application de la thermodynamique des processus irréversibles conduira à l’obtention d’équations constitutives micromorphiques avec des longueurs internes représentatives de la microstructure du matériau. Ces longueurs internes doivent être déterminées expérimentalement à partir d'une mesure "fine" des champs de déplacement /déformation (ou champs de vitesse/ taux de déformation) à l'aide de méthodes novatrices de mesure de champ par des méthodes optiques à des échelles fines. Pour cela, l'interférométrie holographique numérique 3D sera utilisée et les résultats obtenus comparés par rapport aux autres techniques de mesure optique (interférométrie de lumière diffuse). En ce qui concerne les aspects numériques, une méthodologie adaptative basée sur le couplage entre une formulation éléments finis 3D et des formulations sans maillage appropriées sera utilisée pour décrire l’avènement de zones totalement endommagées (fissures macroscopiques). Pour faire face au nombre élevé de paramètres matériels découlant de la formulation micromorphique de divers phénomènes physiques fortement couplés, diverses approches adaptatives et complémentaires de réduction de la taille du problème à résoudre seront développées. Le raffinement et le grossissement adaptatifs du maillage 3D, l’ hyper-réduction de modèles et les techniques de calcul massivement parallèles seront utilisés à la fois dans le schéma de résolution globale et l’identification par approche inverse. Ces travaux scientifiques mèneront à l'élaboration d'une méthodologie de simulation numérique adaptative qui sera validée de nombreux exemples de procédés de mise en forme de structures minces et massives.