Domaines de recherche

    Présentation de l'activité de recherche du CEMEF

    La recherche du CEMEF porte sur la science des matériaux et des procédés de mise en forme. L'activité scientifique s'organise essentiellement autour d'études expérimentales, de modélisation et de simulation numérique du comportement du matériau au cours de sa transformation. Et de fait, elle couvre un large spectre de recherche.

    Ce socle scientifique fondateur du laboratoire vise à l'élaboration de nouveaux matériaux et à la compréhension ainsi qu'à l'optimisation de procédés de mise en forme à partir de caractérisations physico-chimiques et de modélisations numériques. Ainsi de cette vision transversale de la recherche découle la création du CEMEF. La démarche pluridisciplinaire des origines ne s'est pas figée depuis pour autant. Au contraire, elle évolue encore et toujours. Alors que nos activités de recherche dans le domaine du numérique amènent de belles avancées, elles requièrent également d'innover sur le plan méthodologique, par exemple. Et c'est de la même façon et dans la même logique que nos travaux investissent donc aussi la science des données et le calcul haute performance...

    Il faut souligner ici également que tous les domaines de recherche étudiés ont pour but de participer à l'activité de recherche et d'innovation de l'industrie.

    Illustration de nos domaines de recherche

    NOS 5 GRANDS DOMAINES DE RECHERCHE

    Nos axes de recherche se déclinent essentiellement à partir de cinq grandes thématiques scientifiques que nous présentons davantage ci-après.

    1. Le matériau dans tous ses états

    En premier lieu, il y a naturellement les matériaux. Notre démarche s'intéresse par contre au produit fini. Il faut dire que les propriétés finales des matériaux réclamées par l'industrie sont de plus en plus pointues. C'est pour cela que nous étudions le matériau à toutes les échelles (nano, micro, macro) et dans tous ses états (solide ou fluide, au repos ou sous sollicitations).

    Afin de répondre à ces besoins, nous travaillons à partir de caractérisations physiques et structurales, grâce à des moyens d'essais dédiés ou bien à partir de machines développées à façon et instrumentées par l'équipe support MEA "Mesures, Etudes, Atelier". Il faut souligner aussi que l'approche numérique est de plus en plus souvent associée à l'étude expérimentale. Ainsi donc, elle participe autant au développement de matériaux qu'à la compréhension de leur comportement ou encore à l'analyse d'essais mécaniques.

    2. Les procédés de mise en forme des métaux et des polymères

    Nous nous intéressons, en deuxième lieu, aux procédés de mise en forme. Logiquement, l'objectif porte sur l'analyse et l'optimisation des procédés industriels de mise en forme. Plus précisément afin d'obtenir les propriétés finales attendues des matériaux et des structures.

    A cet égard, les études donnent lieu au développement de logiciels de simulation. A l'heure actuelle, les principaux codes sont Forge®, Thercast®, Rem3D®, DIGIMU®, Ludovic® et XimeX® ainsi que Qobeo® et AEROMINES. Ils sont commercialisés par les éditeurs de logiciels, Transvalor et SCConsultants.

    Il est à noter que les travaux couplent généralement plusieurs domaines de la physique tels que la mécanique, la thermique, l'électromagnétisme, la chimie ou encore la métallurgie...

    3. Les surfaces, revêtements et tribologie

    Les travaux de recherche portent sur la caractérisation des surfaces et des interfaces. Elle s'appuie tout d'abord sur la mesure, l'observation et la modélisation des interactions de contact. La construction de solutions passe ensuite par la physico-chimie et la mécanique. Ainsi donc, elle s'intéresse aux propriétés tribologiques en service des objets manufacturés mais aussi à la relation entre structures, propriétés superficielles et durabilité.

    4. La modélisation de la chaîne procédé - tenue en service

    Il faut souligner que notre activité de recherche s'étend jusqu'à l'aval des procédés de mise en forme. C'est ainsi que les développements logiciels du CEMEF permettent la mise en place de chaînes virtuelles, élaboration / mise en forme / opérations intermédiaires / tenue en service. D'un côté, nous affinons donc les modèles prédictifs des propriétés en service et de l'autre, nous optimisons ces propriétés.

    5. Les défis numériques

    Enfin, le dernier domaine de recherche défini au CEMEF concerne la simulation numérique. C'est d'ailleurs un axe important qui sert à la compréhension et au suivi des évolutions du matériau au cours de sa mise en forme. Aussi elle doit intégrer l'histoire thermomécanique du matériau, ses transformations microstructurales, ses interactions avec l'environnement. Dans cette dynamique, les défis portent actuellement sur le développement d'approches multi-échelles utilisant la représentation de V.E.R. pour le matériau virtuel par exemple. Nous développons également des couplages multiphysiques complexes : électromagnétiques (traitement par induction), mécanique des fluides (chauffage industriel en four et trempe en bain liquide)... Enfin, nos modélisations numériques intègrent la turbulence, les changements de phase...

    Parce que ces applications réclament des niveaux de précision toujours croissants, nos outils requièrent des temps de calcul de plus en plus élevés. Partant de là, c'est donc logiquement que nous nous intéressons aussi aux développements méthodologiques amont. Nous travaillons aujourd'hui sur des algorithmes puissants de réduction de temps de calcul en intégrant un parallélisme massif.

    Pour terminer, il est à noter que nos savoir-faire en modélisation et simulation s'ouvrent de nouveaux champs d'application. Citons par exemple les domaines de la mécanique des fluides, l'interaction fluide-structure, la mécanique du et pour le vivant.

    ORGANISATION DE L'ACTIVITÉ DE RECHERCHE

    Du point de vue de la structuration, la recherche s'articule autour de quatre pôles et sept équipes de recherche.

    1. Pôle Mécanique et physique numériques

    Calcul Intensif et Mécanique des Fluides * CFL
    Responsable : Elie Hachem
    >> En savoir plus sur l'équipe CFL
    Mécanique Numérique des Solides * CSM
    Responsable : Katia Mocellin
    >> En savoir plus sur l'équipe CSM

    2. pôle Alliages métalliques

    Métallurgie, Structure, Rhéologie * MSR
    Responsable : Nathalie Bozzolo
    >> En savoir plus sur l'équipe MSR
    Métallurgie, Mécanique, Structures et Solidification * 2MS
    Responsable : Charles-André Gandin
    >> En savoir plus sur l'équipe 2MS

    3. pôle POLYMÈRES ET COMPOSITES

    Polymères et Composites Biosourcés * BIO
    Responsable : Tatiana Budtova
    >> En savoir plus sur l'équipe BIO
    Mécanique Physique des Polymères * MPI
    Responsable : Noëlle Billon
    >> En savoir plus sur l'équipe MPI

    4. PÔLE SURFACES ET PROCÉDÉS

    Surfaces et Procédés * PSP
    Responsable : Pierre Montmitonnet
    >> En savoir plus sur l'équipe PSP

    MOTS-CLES DE NOS DOMAINES DE RECHERCHE

    selon une liste non exhaustive

    Matériaux

    • polymères / composites
    • métaux / alliages métalliques
    • matériaux du/pour le vivant
    • matériaux biosourcés
    • céramiques, verres
    • matériau numérique

    Analyse

    • caractérisation thermique
    • caractérisation mécanique
    • caractérisation physique
    • tribologie, adhésion, interface
    • synthèse, élaboration

    Procédés

    • mise en forme
    • assemblages mécaniques
    • soudage, usinage
    • traitements thermiques
    • traitements mécaniques
    • traitements chimiques

    du Numérique

    • développement de modèles
    • développement de logiciels
    • simulation
    • méthodes numériques
    • calcul scientifique
    • calcul haute performance

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