Au-delà de l’observation et de la quantification de divers phénomènes physiques, on observe dans la littérature un usage croissant des mesures de champs pour identifier des paramètres pilotant des lois de comportement à partir de mesures de champs cinématiques hétérogènes, la difficulté sous-jacente étant dans ce cas de mettre en œuvre une technique de traitement des données qui permette, en l’absence de toute solution analytique directe, d’extraire a priori les paramètres recherchés. L’intérêt de cette démarche est multiple : pouvoir caractériser des matériaux hétérogènes à partir de mesures in situ, identifier un nombre potentiellement plus important de paramètres qu’à partir de champs de déformations homogènes ou encore caractériser des paramètres de lois de comportement directement à partir de sous structures industrielles au lieu d’éprouvettes de géométrie simple fabriquées dans ce but. Un travail collectif conduit dans le cadre du GDR CNRS 2519 et auquel l'Institut Pascal a pris une part active a permis de lister cinq méthodes d’identification différentes, parmi lesquelles la méthode dite des champs virtuels proposée par le laboratoire. Les derniers développements portent sur l’utilisation de la méthode pour la première fois en grandes déformations.

La méthode de la grille est développée afin d'en extraire des grandeurs cinématiques d’images de grilles. Un traitement d’images original permet de s’affranchir d’une grande partie des défauts inhérents à l’impression des grilles transférés. Ce travail permet d’améliorer de façon significative les performances métrologiques de la méthode en question, en particulier en terme de résolution spatiale à résolution en déformation donnée.

Pour caractériser des matériaux subissant des déformations importantes, la corrélation d'images numérique est utilisée et un traitement des champs cinématiques permettant de remonter aux champs de déformations est développé. De même, un couplage de mesures de champs cinématiques et thermiques est effectué au moyen d'une méthode de compensation du mouvement développée dans le laboratoire afin de suivre les variations de températures de points matériels en surface d'échantillons subissant des grandes transformations.

Enfin un outil de traitement de champs de variations de température est développé afin d'identifier des champs de sources, en particulier pour des matériaux présentant des localisations importantes de déformation et de sources de chaleur.

Microstructure dans un AMF

de type Cu–Al–Be

Elastomère en bi-traction

Source de chaleur en pointe de fissure d'élastomère

Le laboratoire travaille sur la caractérisation du comportement de divers matériaux à partir de mesures de champs sans contact. Les matériaux étudiés sont très variés puisqu'on trouve  les matériaux naturels (bois, tournesol, lin, chanvre..), les métaux (alliages à mémoire de forme, alliages d'aluminium, ..), les enrobés bitumineux, les élastomères, les verres, les milieux granulaires et les matériaux composites divers, dont des bio-composites. Pour ces divers matériaux, l'accent est mis sur la caractérisation et la compréhension des mécanismes de déformation ainsi que sur la caractérisation des sources de chaleur à partir de mesures sans contact. Dans tous, les cas, il s'agit d'apporter des mesures nouvelles permettant de nourrir des modèles de comportement thermomécanique des matériaux.

Enrobé bitumineux BBM010

en compression

Verre de chalcogénure

en compression

Bilame pin-ayou en compression

Afin de développer l’utilisation des fibres végétales sous leur forme longue dans les pièces de structures, un effort doit être fourni pour « contrôler » les dispersions des propriétés matériau au niveau macroscopique. Une voie de recherche consiste ici à intégrer les variabilités microstructurales présentes à l’échelle du renfort dans les modélisations micromécaniques. Les observations de microstructures de composites renforcés de fibres végétales révèlent en effet une variabilité exacerbée au niveau de la morphologie des faisceaux de fibres et des fibres élémentaires contrairement à celle des composites renforcés de fibres synthétiques. L’agencement spatial des faisceaux de fibres et des fibres élémentaires présents simultanément dans la matrice est également aléatoire. Un des objectifs des travaux actuels est de caractériser ces variabilités à l’aide d’outils probabilistes (identification de variables aléatoires et processus) puis de simuler des microstructures virtuelles représentatives des observations afin d’étudier l’impact des dispersions microstructurales sur les propriétés macroscopiques.

Microstructure de composites renforcés de fibres de lin