Computational Solid Mechanics – CSM

Objectifs principaux de l'équipe CSM

L’équipe CSM a pour objectif le développement de méthodes numériques, de modèles mécaniques et de méthodologies appliqués à des problématiques en mécanique des solides.

L’approche notamment proposée ici est de s’intéresser la chaîne de production de pièces ou de composants dans son ensemble afin de pouvoir prédire et optimiser les propriétés en service en intégrant l’histoire thermomécanique du matériau.

Activités de recherche

Développement de méthodes numériques pour les procédés de fabrication et les structures

Le groupe CSM travaille sur le développement de méthodes numériques avancées dans un environnement logiciel exigeant. Les algorithmes et méthodes doivent en effet s’inscrire dans le contexte de structures logicielles complexes dans des logiciels commerciaux.

• Formulation stationnaire et méthodes ALE
• Solveurs itératifs et parallèles, méthodes multi maillages
• Analyse de contact , algorithme multidomaine
• Anisotropie et remaillage adaptatif
• Assemblages par déformation plastiques : de la pose à la tenue mécanique (rivetage, sertissage...)
• Mise en forme de tôles et de tubes
• Soudage...

Couplages multiphysiques
La prise en compte de couplages entre la mécanique, la thermique, les champs magnétiques et électriques est un thématique basée sur le développement de modèles numériques pour le traitement d’équations aux dérivées partielles de natures différentes. Les éléments finis d’arètes et la résolution de système complexe doivent par exemple être considérés.

• Direct and alternative currents
• Solvers for Maxwell equations
• Multiphysics Coupling
• Welding
• Induction heating
• Magnetic forming

Exemples de projets

• Projet ANR OPTIMUM - OPTImisation des assemblages de MUlti-Matériaux par soudage friction linéaire pour les applications aérospatiales (février 2015-février 2019 : UTC, Centre des Matériaux MINES ParisTech, ACB, Airbus Group Innovation) - Etude numérique et expérimental d’assemblage des matériaux dissimilaires par le procédé soudage par frottement linéaire.
  L’équipe CSM est en charge de la modélisation numérique du procédé.

• PROJET ECOS-SUD – (Universidad Católica de Chile » et collaboration avec l’« Universidad Nacional de Rosario » Argentine ) (2017-2020).
  Ce projet vise à développer des essais non conventionnels sur éprouvettes plates pour étudier l’influence des trajets de chargement sur la formabilité.
  L’équipe est en charge du développement de modèles de comportement et d’endommagement adaptés.

Equipements et logiciels de l'équipe CSM

• Forge® + Matelec, Cimlib®, MOOPI
• Machine de formage magnétique

La machine est équipée d’un générateur de type 20 kJ/9kV, il s’agit d’une mini-station de magnéto-formage plan avec une bobine de formage type « pancake ».
L’objectif est de pouvoir mener des essais de validation des modèles numériques développés au Cemef, ainsi que la caractérisation du comportement de matériau sous haute vitesse de sollicitation.

• Machine de traction bi-axiale

Ce banc d’essai de traction biaxiale original a été conçu et développé au CEMEF. Il est couplé à un système de corrélation d’images (développé en collaboration avec le groupe MEA et la société Mat Xper) et s’appuie sur l’utilisation d’un système de microscopie confocale laser LEICA TCS-SP2 (disponible au laboratoire Hubert Curien, pôle Optique et Vision de Saint-Etienne).

• Pince Rhéobiol

Ce dispositif de caractérisation portable a été développé pour permettre la caractérisation de matériau biologique rapidement après le prélèvement.