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PTR2 | Assemblages multi-matériaux

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PÔLE THÉMATIQUE DE RECHERCHE 2 | Assemblages multi-matériaux

Responsable : Phillipe LE MASSON – Responsable adjoint : David THEVENET

Les activités de recherche portent sur le développement, la caractérisation et la modélisation de techniques permettant d’assembler des matériaux de natures différentes pour des durées de vie longues en environnements sévères, comme le milieu marin. L’utilisation de matériaux nouveaux (composites thermoplastiques par exemple), de nouvelles nuances d’alliages, de nouvelles préparations de surface pour limiter la corrosion, etc. Nécessite de développer des moyens d’assemblages innovants couplés à des méthodes de dimensionnement prenant en compte les conditions en service. Parmi, les moyens d’assemblage, le collage et le soudage sont des techniques reconnues et déjà beaucoup étudiées. Cependant l’apport de nouveaux matériaux allié à une volonté d’atteindre des performances en termes de vitesse d’assemblage ou de caractéristiques mécaniques, conduit à introduire des techniques hybrides demandant à ce jour des études approfondies.

Axes de recherche

  • Étude et optimisation des procédés d’assemblage
  • Caractérisation de la tenue à long terme des assemblages
  • Développement de techniques d’assemblage hybrides pour les structures hybrides/mixtes
éprouvette ARCAN collée pour essai de traction

Savoir-faire

Méthodes expérimentales

Développement de dispositifs expérimentaux originaux :

  • pour la caractérisation sur assemblages
  • propriétés thermophysiques et mécaniques à chaud
  • résistances de contact thermique et électrique
  • instrumentation fine d’éprouvettes (micro-thermocouples jusqu’à 12 µm, mesures de champs)

Caractérisation du comportement initial et à long terme :

  • comportement des zones interfaciales multi-matériaux
  • effets de l’environnement (température, hygrométrie)
  • méthodes de caractérisation rapide : vieillissement accéléré, relation massique/assemblage, auto-échauffement

Méthodes numériques

Simulation numérique des procédés d’assemblage :

  • simulation numérique par éléments finis des procédés d’assemblages et de traitement thermique avec des logiciels dédiés (COMSOL Multiphysics®, SYSWELD®, Forge2D®, Abaqus)
  • comportement thermo-métallurgique et thermo-mécanique au sein d’un assemblage soudé
  • couplage électro-thermique avec résistances de contact électrique et thermique
  • modélisation des sources thermiques équivalentes,
  • modélisation de la polymérisation des adhésifs
  • contraintes internes dans le joint de colle (état initial),
  • couplage magnéto-thermo-hydrodynamique

Simulation numérique des comportements mécaniques :

  • résistance et ténacité d’un adhésif
  • durabilité, vieillissement du joint de colle
  • cyclage, fatigue
  • contribution des interfaces sur le comportement mécanique
  • Abaqus, Cast3M

Estimation de paramètres et/ou de fonction par méthodes inverses

Équipements

Appliqués aux assemblages soudés

essai de traction à chaud sur la machine Gleeble, observation par caméra infrarouge
  • Gleeble 3500 : machine de caractérisation et de simulation thermo-métallurgique et thermo-mécanique,
  • diffusivimètre flash, DSC, dilatomètre,
  • profilomètre/rugosimètre laser,
  • dispositif de mesure de résistances de contact électrique et thermique
  • micro-duromètre et nano-indenteur
  • tomographie 3D
  • système de chauffage laser (3 kW) en conditions contrôlées
  • dispositif de soudage par résistance instrumenté (CC 10 kA, 5 kN)
  • appareillage de mesure de température :
    • par contact (thermocouples jusqu’à 12 µm et centrale d’acquisition 1 MHz)
    • sans contact (pyromètres, caméra infrarouge haute vitesse (4 kHz))

Appliqués aux assemblages collés

  • Dispositifs de chargement multi-axiaux :
    • Arcan
    • Traction/Compression – Torsion
    • Scarf
  • Montages de fissuration (MMB et TDCB)
  • Enceinte/cuves de conditionnement thermo-hydrique
  • Dispositifs de stéréo-corrélation d’images (GOM)
  • Monitoring par fibres optiques à réseau de Bragg (HBM FS22)
  • Monitoring par émission acoustique
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