Caractérisation et modélisation des matériaux cellulaires rigides

Travaux réalisés dans le cadre de l'ANR MatetPro Thommi

Les matériaux cellulaires solides sont en plein essor. Ils présentent des propriétés thermiques et mécaniques qui les rendent très intéressantes pour de nombreuses applications. La volonté d'alléger et d'optimiser les structures en font des matériaux à caractère multifonctionnel ayant un fort potentiel d'application. L'analyse du comportement thermo-mécanique est donc essentielle à la bonne utilisation et la conception de structures incorporant des mousses isolantes.

Afin de comprendre et de reproduire le comportement thermo-mécanique des matériaux cellulaires, EC2-MS développe depuis plusieurs années des méthodes de caractérisations mécanique et thermique. Les propriétés thermo-mécaniques d'une mousse peuvent être ensuite introduites dans des modèles numériques macroscopiques afin de dimensionner des structures en prenant en compte le comportement réel de la mousse. Les outils numériques développés par EC2-MS ont donc pour objectif de mieux comprendre, de modéliser et d'optimiser le comportement thermo-mécanique des matériaux cellulaires. Cette approche de modélisation multi-échelles, à la fois économique et précise permet de réduire le nombre d'essais pour caractériser une mousse et d'exploiter le potentiel thermo-mécanique de ces matériaux dans le dimensionnement d'une structure.

La méthode de caractérisation combinant essais et simulation numérique comporte quatre étapes :

• Génération d’un maillage à l’échelle mésoscopique à partir d’une image tomographique 3D (partenariat avec le laboratoire MATEIS de l’INSA de Lyon)

 

• Identification et/ou validation des propriétés de la phase solide par comparaison essais-calculs

 

• Analyse, caractérisation et optimisation des propriétés de la mousse à l’aide du modèle numérique mésoscopique. Prédiction et analyse du comportement de la mousse pour des sollicitations complexes (chargements triaxiaux, torsion, cisaillement et traction, couplages thermo-mécaniques, …) là où l’expérimental connaît des limites

 

• Introduction des caractéristiques thermo-mécaniques dans des modèles macroscopiques pour le calcul de structures