OR4 : Matériaux à mécanismes

Activités

Les “matériaux à mécanismes” sont des matériaux architecturés ayant au moins 3 échelles d’organisation (micro/méso/macro) 2D ou 3D, et constitués d’au moins 2 matériaux constitutifs présentant un très fort contraste de propriétés (l’un des deux étant souvent une absence de matière). En termes de géométrie, ces matériaux peuvent être assez proches de ceux de l’OR Biomécanique et Matériaux du vivant, mais ils ne présentent pas de couplage biomécanique et sont généralement artificiels. L’exemple le plus commun est le “nid d’abeille”, constitué de parois de matière créant un pavage hexagonal.

De part ce contraste et ce jeu d’échelle, ces matériaux présentent un comportement (caractéristiques élastiques, élastodynamiques, plasticité, instabilité, etc.) qui repose sur des “mécanismes”. Selon les architectures, ce peut être de la déformation en traction ou en flexion des parois ou une combinaison des deux. Si la raideur en rotation des liaisons est très faible par rapport à celle des parois/poutres, le matériau peut se rapprocher d’un comportement de type treillis/portique.

Ces caractéristiques en font donc des matériaux pleins d’attrait scientifiquement et industriellement, conquérant de nouveaux domaines des diagrammes d’Ashby, avec souvent l'intérêt d’être très “fonctionalisables” (optimisation d’absorption d’énergie, de déformation spécifique, de transmission d’onde, etc.). La difficulté est leur modélisation (le calcul en force brut étant inenvisageable vu les différences d’échelles internes), car les théories d’homogénéisation classiques ne sont pas forcément applicables. En outre leur comportement apparent ne se limite souvent pas à un modèle élastique de Cauchy. Enfin leur mode de production, qui est majoritairement de la fabrication additive, est encore mal maîtrisé et les caractéristiques réelles de ces matériaux doivent donc être évaluées expérimentalement.

Cet axe de recherche, encore récent en France et à l’international, est ici poursuivi avec d’autres partenaires académiques au travers de projets communs (MSME, PIMM, IJLRDA, GEM, Imath), l’expertise du LMPS étant la mise en place d’approches expérimentales ad hoc.