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Big data, multiéchelle et matériaux
Le Modèle Discret-Continu: une avancée importante pour la simulation des propriétés mécaniques des matériaux cristallins
Benoit DEVINCRE, ONERA
La déformation plastique des matériaux cristallins résulte des propriétés collectives de défauts cristallins linéaires appelés dislocations. L’étude des propriétés dynamiques des dislocations est un problème complexe fonction de forces interactions à longues distances (1/r) et présentant une grande sensibilité aux conditions limites (e.g. influence de surface libres et de joints de grains). Les microstructures de dislocations issues de ces dynamiques sont intrinsèquement hétérogènes et la façon dont ils affectent les propriétés mécaniques des matériaux est un point d’achoppement de la physique depuis plus de 50 ans.
Une méthode numérique importante pour l’étude de ces phénomènes est le modèle discret-Continuum (DCM). Le DCM est basée sur un couplage entre simulations 3D de dislocation Dynamics (DD) et la méthode des éléments finis (FE).
Le DCM est une méthode numérique ancienne qui a été considérablement améliorée ces deux dernières années. Il est maintenant possible de simuler des problèmes avec un très grand nombre de dislocations (les performances de l'algorithme DCM dépassent maintenant les solutions de type multi-pôles utilisées classiquement dans ce type de simulation), d'utiliser des maillages FE non-régulier, de résoudre des problèmes avec de conditions aux limites finies ou périodiques, et de réaliser des calculs en considérant un milieu élastiquement isotrope ou anisotrope.
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Dr Benoit Devincre est directeur de chercheur au CNRS. Il est l'un des pionniers des simulations 3D de Dynamique des Dislocations et un expert en plasticité cristalline. En collaboration avec le département mécanique de l’ONERA, il a développé ces dernières années un modèle numérique original couplant simulations de DD avec la méthode des éléments finis. Ce modèle Discret-Continu (DCM) vise à prédire de manière physiquement justifiée la déformation plastique dans de petits éléments de volumes avec des conditions aux limites complexes, y compris des surfaces et interfaces statiques. |
