Modélisation micromécanique linéaire et non linéaire des matériaux à textures co-continues.
Les matériaux composites co-continus captent l’attention des chercheurs en raison de l’évolution constante des procédés de fabrication et des applications. Ils se distinguent par leurs microstructures uniques, conférant des propriétés mécaniques et physiques exceptionnelles par rapport aux composites classiques. Cependant, la précision dans la détermination de ces propriétés reste un défi majeur pour optimiser leur utilisation dans la conception de structures. Cette thèse s’articule autour de quatre objectifs clés. En premier lieu, on cherche à développer une méthodologie prédictive inspirée de l’approche des coupes numériques pour surmonter les difficultés liées à l’identification, remédiant ainsi au caractère non prédictif des modèles existants. Le deuxième objectif est de reconstruire la réponse tridimensionnelle effective des microstructures co-continues et d’autres microstructures complexes par éléments finis en vue de validation du modèle prédictif en élasticité. Ensuite, l’approche proposée sera étendue au comportement non linéaire comme l’élasto-plasticité pour comprendre le comportement sous des charges plus complexes. Enfin, pour valider ces prédictions, elles seront comparées à des simulations en champs complets sur des volumes élémentaires représentatifs en 3D et aux données expérimentales de la littérature. Cette recherche contribuera significativement à une meilleure compréhension des composites co-continus, ouvrant ainsi la voie à des applications plus efficaces et innovantes dans divers domaines industriels. En résolvant les défis de caractérisation et de modélisation de ces matériaux, cette thèse facilitera l’exploitation de leur potentiel, que ce soit dans l’aérospatiale, l’automobile, la construction, ou d’autres secteurs, ouvrant la porte à des conceptions plus légères, plus résistantes et plus durables.
Linear and non-linear micromechanical modelling of materials with co-continuous phases.
Co -continuous composite materials have garnered researchers’ interest due to evolving manufacturing processes and applications. They feature unique microstructures, bestowing exceptional mechanical and physical properties compared to traditional composites. However, precisely determining these properties remains a key challenge for optimizing their use in structural design. This thesis focuses on four core objectives. Firstly, it aims to develop a predictive methodology inspired by numerical cutting approaches to overcome identification challenges and address the non-predictive nature of existing models. The second objective is to reconstruct the effective three-dimensional response of co-continuous and other complex microstructures using finite elements, with a specific focus on validating the predictive elasticity model. Subsequently, the approach extends to nonlinear behavior as elastoplasticity to understand behavior under complex loads. Finally, to validate these predictions, they will be compared to full-field simulations on representative 3D volumes and experimental data. This research will significantly enhance understanding of co-continuous composites, facilitating more efficient and innovative applications across diverse industrial sectors. By resolving characterization and modeling challenges, this thesis will unlock their potential in aerospace, automotive, construction, and other fields, enabling lighter, stronger, and more durable designs.