Modélisation multi échelle de la fissuration dans les matériaux hétérogènes

Au LMSSC, Paris, le 26 avril 2023 à 13h30

Julien Yvonnet
Professeur, Équipe MECA, Laboratoire Modélisation et Simulation Multi Echelle (MSME),
Université Gustave Eiffel, Champs-sur-Marne, France

Mots clés : fracture, méthodes multi-échelles, méthode champ de phase, k-means clustering, optimisation topologique, méthodes basées sur les données, homogénéisation, machine learning

Nous présentons nos travaux récents sur la modélisation multi-échelle de la rupture dans les matériaux hétérogènes, et plus spécifiquement liés aux défis suivants : (i) comment réduire les temps de calculs prohibitifs dans les simulations multi-échelles non linéaires impliquant la rupture à l'échelle micro ; (ii) comment concevoir des matériaux avec une résistance à la rupture améliorée et (iii) comment construire des modèles d'endommagement homogénéisés à partir de simulations de rupture sur des Volumes Elémentaires Représentatifs (VER).

Nous présentons des contributions pour relever ces défis, notamment le développement d'une nouvelle méthode multi-échelle non linéaire basée sur l'apprentissage autésomatique non supervisé (k-means clustering), la combinaison de simulations de fissuration et d'optimisation topologique, et le développement d'une technique basée sur les données utilisant des simulations de micro-fissuration et de l'homogénéisation numérique pour construire des modèles généraux d'endommagement anisotropes. Les applications au génie civil, aux matériaux imprimés en 3D et aux modèles de microstructures obtenues à partir d'imagerie expérimentale sont présentées.

Références :

  1. M. A. Benaimeche, J. Yvonnet, B. Bary, Q.-C. He, A k-means clustering machine learning-based multiscale method for anelastic heterogeneous structures with internal variables, International Journal for Numerical Methods in Engineering, 123 (9), 2012-2041, 2022. doi
  2. D. Da, J. Yvonnet, Topology optimization for maximizing the fracture resistance of periodic quasi-brittle composites structures, Materials, 13 (15), 3279 (23 pages), 2020. doi
  3. Y. Wu, J. Yvonnet, P. Li, Z.-C. He, Topology optimization for enhanced dynamic fracture resistance of structures, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 394, 114846 (24 pages), 2022. doi
  4. L. Xia, D. Da, J. Yvonnet, Topology optimization for maximizing the fracture resistance of quasi-brittle composites, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 332, 234-254, 2018. doi
  5. J. Yvonnet, Q.-C. He, P. Li, A data-driven harmonic approach to constructing anisotropic damage models with a minimum number of internal variables, Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 162, 104828 (26 pages), 2022. doi