<HTML>   <HEAD>     <TITLE>       LPMM - Rapport Scientifique 1997-2000     </TITLE>     <META HTTP-EQUIV="Content-Type" CONTENT="text/html; charset=iso-8859-1">     <LINK REL="stylesheet" TYPE="text/css" HREF="/data/css/lpmm.css">   </HEAD>    <BODY>       <P CLASS=titre3 ALIGN="center">       Rapport Scientifique 1997-2000     </P>     <P CLASS=text-justify>       <A NAME="menu"></A>       <A HREF="#intro">Introduction</A><BR>       <A HREF="#operation_1">Opration n 1 : Comportement des matriaux : Mise en forme</A><BR>       <A HREF="#action_1.1">&nbsp;&nbsp;Action 1.1 : Influence des volutions microstructurales sur le comportement plastique</A><BR>       <A HREF="#action_1.2">&nbsp;&nbsp;Action 1.2 : Instabilits et mise en forme sous conditions extrmes</A><BR>       <A HREF="#action_1.3">&nbsp;&nbsp;Action 1.3 : Simulations numriques macroscopiques</A><BR>       <A HREF="#action_1.4">&nbsp;&nbsp;Action 1.4 : Instabilits de la dformation plastique</A><BR>       <A HREF="#operation_2">Opration n 2 : Comportement des matriaux : Procds grandes vitesses</A><BR>       <A HREF="#action_2.1">&nbsp;&nbsp;Action 2.1 : Exprimentation et modlisation en Usinage Grande Vitesse (UGV)</A><BR>       <A HREF="#action_2.2">&nbsp;&nbsp;Action 2.2 :  Comportement dynamique et rupture des matriaux industriels</A><BR>       <A HREF="#operation_3">Opration n 3 : Comportement des matriaux et systmes adaptatifs</A><BR>       <A HREF="#operation_4">Opration n 4 : Ingnierie des matriaux et des structures</A><BR>       <A HREF="#action_4.1">&nbsp;&nbsp;Action 4.1 : Tribologie</A><BR>       <A HREF="#action_4.2">&nbsp;&nbsp;Action 4.2 : Durabilit des structures</A><BR>       <A HREF="#action_4.3">&nbsp;&nbsp;Action 4.3 : Comportement des composites  fibres</A><BR>       <A HREF="#action_4.4">&nbsp;&nbsp;Action 4.4 : Comportement et vibration des structures</A>     </P>     <P CLASS=text-justify>       <A NAME="intro"></A>&nbsp;&nbsp;Scientifiquement, le point fort du laboratoire se situe dans le domaine de la mcanique des matriaux et des structures, plus prcisment dans le secteur de la dtermination micromcanique des lois de comportement. La modlisation des mcanismes physiques de dformation et la prise en compte de ces mcanismes dans des approches multichelles constituent loriginalit principale du laboratoire. Le dveloppement de cette thmatique sest accompagn de la constitution de comptences fortes dans les domaines voisins que sont lanalyse exprimentale et les mthodes numriques. Cette politique, initie ds le milieu des annes 80 et poursuivie pendant la priode 97-2000, a permis de doter le laboratoire de moyens dessais performants (microscopie  balayage, plate forme dessai dynamique), de mme les chercheurs du laboratoire ont su jouer un rle important dans le dveloppement des mthodes de rsolution numriques modernes (approximants de Pad, mthode asymptotique numrique) et dans l'application de ces mmes mthodes  la simulation des procds industriels. Cest sur cet ensemble de comptences et sur sa capacit  les articuler entre elles pour rsoudre des problmes industriels, que se fonde la force scientifique actuelle du LPMM.<BR>       &nbsp;&nbsp;Quatre oprations de recherche, dclinant chacune de faon approprie les aspects comportement des matriaux, caractrisation exprimentale et simulation numrique, ont t ralises au LPMM sur la priode 1997-2000. Elles sont centres sur des proccupations industrielles et font une large place  la coopration internationale. Chacune de ces oprations comporte simultanment lapprofondissement ou le dveloppement des approches scientifiques de base et leur application  ltude dun procd ou dun produit industriel. Les deux premires oprations sont centres sur lutilisation des rsultats issus des mthodes modernes de modlisation du comportement des matriaux dans ltude des procds de mise en uvre des matriaux industriels (essentiellement les matriaux mtalliques). Lopration numro trois comportement des matriaux et systmes adaptatifs applique cette problmatique  une nouvelle classe de matriaux dont le dveloppement industriel est rcent et qui possde un potentiel dinnovation trs important en terme de produits nouveaux. La dernire opration porte sur ltude des proprits dusage des matriaux et des structures.     </P>     <P CLASS=titre2>       <A NAME="operation_1"></A>Opration n 1 : Comportement des matriaux : Mise en forme     </P>     <P CLASS=text-justify>       &nbsp;&nbsp;Cette opration constitue lopration de recherche principale du LPMM, avec dix-neuf permanents impliqus et vingt-trois thses soutenues. Cette opration a mobilis une partie importante des crdits de lunit. En particulier, les crdits attribus par la <A HREF="http://www.cr-lorraine.fr/" TARGET="_blank" ALT="La Region Lorraine">Rgion Lorraine</A> au travers des Programmes Fdrateurs de Recherches : Ingnierie des Matriaux, Procds de Fabrication et Sret Industrielle ont t largement utiliss au profit de cette thmatique (caractrisation exprimentale des aciers TRIP dans Ingnierie des Matriaux, simulation numrique du comportement dans Procds de Fabrication et approches exprimentales des instabilits dans Sret Industrielle). <BR>       &nbsp;&nbsp;Cette opration est structure en quatre actions mettant chacune laccent sur un aspect particulier des interactions matriaux-mise en forme.     </P>     <P CLASS=titre1>       <A NAME="action_1.1"></A>&nbsp;&nbsp;Action 1.1 : Influence des volutions microstructurales sur le comportement plastique     </P>     <P CLASS=text-justify>       &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Cette action pluridisciplinaire qui allie sciences des matriaux et mcanique des matriaux se caractrise par un partenariat fort avec <A HREF="http://www.usinor.fr" TARGET="_blank" ALT="USINOR">USINOR</A>. Des runions de travail conjointes runissent priodiquement les chercheurs du LPMM et les chercheurs d<A HREF="http://www.usinor.fr" TARGET="_blank" ALT="USINOR">USINOR</A> impliqus dans cette action. Ces runions permettent de faire ltat davancement des travaux en cours et de dfinir la nature des actions  venir. Cette forte intgration des cultures industrielle et universitaire est source denrichissement mutuel.<BR>       &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;La priode 97-2000 a permis dobtenir plusieurs rsultats significatifs :       <UL>         &nbsp;&nbsp;<LI>La modlisation thorique et numrique du comportement thermomcanique monocristallin des aciers TRIP ralise en 1998 a t implante avec succs dans le code polycristallin lastoplastique autocohrent multiphas mis au point au LPMM  la fin des annes 80. Les simulations obtenues sont en bon accord avec les rsultats exprimentaux acquis au cours de la thse de F. Bumbieler sur un acier TRIP biphas (Thse F. Bumbieler 1999).<BR>         &nbsp;&nbsp;<LI>Un modle lastoviscoplastique de transition dchelle bas sur la mthode autocohrente et formul en  petites dformations  a t labor (Thse A. Paquin 1998) ; il est actuellement appliqu  ltude du comportement des aciers sous sollicitation dynamique. Dans le cas du comportement lastoviscoplastique, la difficult majeure est de dcrire proprement laccommodation intergranulaire rsultant  la fois de lhtrognit et du caractre hrditaire du matriau. Le modle dvelopp est bas sur une approche  variables internes plutt quune approche hrditaire.<BR>         &nbsp;&nbsp;<LI>La dtermination du comportement thermomcanique des tles dacier revtues a permis de rsoudre divers problmes de mise en forme de ces matriaux soumis  des sollicitations en mode membrane (chargements multiaxiaux). La prsence d'interfaces entre les diffrentes phases de ce matriau multicouche engendre des discontinuits des champs locaux de contraintes et de dformations. Pour valuer les sauts de ces champs locaux au passage des interfaces, la technique des oprateurs interfaciaux a t utilise (Thse I. Ilali 2000).       </UL>       <A HREF="#menu">retour au sommaire</A>     </P>     <P CLASS=titre1>       <A NAME="action_1.2"></A>&nbsp;&nbsp;Action 1.2 : Instabilits et mise en forme sous conditions extrmes     </P>     <P CLASS=text-justify>       &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Les nouveaux alliages mtalliques prsentent des proprits souvent extrmes, qui ncessitent des procds de fabrication ou de mise en forme trs particuliers. La prise en compte de cette dimension est indispensable pour optimiser les procds existants et transfrer les avances technologiques vers lindustrie. Les conditions extrmes que nous considrons sont les suivantes : les trs grandes dformations plastiques, les hautes tempratures et les vitesses de dformation leves. Cette action fait une large part aux collaborations internationales (Y. Estrin, H.P. Stwe, E. Olevsky) et  linterdisciplinarit (Y. Brchet). Des rsultats importants ont t obtenus dans les directions suivantes :       <UL>         &nbsp;&nbsp;<LI>Ecrouissage aux trs grandes dformations : un nouveau modle dcrouissage base sur la structure cellulaire des dislocations a t ralis. Dans le cadre dune coopration entre le <A HREF="http://www.cnrs.fr" TARGET="_blank" ALT="CNRS">CNRS</A> et lAcadmie dAutriche la relation entre la stabilit de dformation et lvolution de la texture cristallographique est tudie.<BR>         &nbsp;&nbsp;<LI>En mise en forme aux tempratures leves, la dformation plastique peut saccompagner dune recristallisation dynamique provoquant ainsi des changements trs importants dans la texture cristallographique. Les processus de germination oriente et de croissance slective des grains ont t introduits dans un modle autocohrent. Une application  de ce modle  ltude de la torsion des aciers  faible teneur en carbone a parfaitement reproduit les rsultats exprimentaux (Thse Hildenbrand, 1998).<BR>         &nbsp;&nbsp;<LI>Aux grandes vitesses de dformation, le couplage thermomcanique joue un rle important. La conduction thermique n'a pas le temps d'uniformiser la temprature et des instabilits thermovisco-plastiques peuvent apparatre dans un matriau thermo-adoucissant. Diffrentes mthodes analytiques et numriques permettant d'clairer les effets des diffrents paramtres physiques sur la formation et l'volution des bandes de cisaillement adiabatiques ont t dveloppes (Thse Mercier, 1997).<BR>         &nbsp;&nbsp;<LI>Le frittage de poudres  haute temprature gnre galement des instabilits qui sont  lorigine dhtrognit de densification. Des critres de stabilit pour divers modles de frittage ont t dvelopps et appliqus  lanalyse du frittage et des procds de comportement  chaud. La dtermination dun critre de stabilit a permis doptimiser les processus de densification. Des cartes de stabilit ont t tablies pour loptimisation de la temprature et de la pression dans le cas de poudres de nickel.       </UL>       <A HREF="#menu">retour au sommaire</A>     </P>     <P CLASS=titre1>       <A NAME="action_1.3"></A>&nbsp;&nbsp;Action 1.3 : Simulations numriques macroscopiques     </P>     <P CLASS=text-justify>       &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Les grands codes de calcul scientifique sont devenus des outils incontournables pour concevoir et optimiser les procds de mise en forme par dformation plastique. Trs schmatiquement, ces codes posent deux grandes classes de problmes scientifiques : d'une part les aspects numriques et algorithmiques, d'autre part les aspects physiques ou technologiques. Le LPMM a choisi d'tre prsent sur ces deux aspects, en mettant l'accent sur les applications de la mthode des lments finis  la simulation numrique de l'emboutissage.<BR>       &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Cette action est articule autours de deux thmes fdrateurs. Le premier est le dveloppement de la 'Mthode Asymptotique-Numrique' (MAN), nouvelle classe d'algorithmes pour la rsolution de problmes non-linaires  grands nombres de degrs de liberts. Cre au laboratoire son efficacit est maintenant reconnue par la communaut internationale. Le second thme fdrateur est l'tude de l'emboutissabilit des tles mtalliques, celle-ci est limite par des instabilits comme la striction ou le plissement. L'tude de l'influence du modle rhologique, en particulier de la surface de charge et de l'anisotropie, sur la rponse de la tle et le dveloppement des instabilits, a permis de dfinir des modles pertinents et utilisables pratiquement.       <UL>         &nbsp;&nbsp;<LI>Nous avons montr que la MAN peut s'appliquer efficacement  des problmes fortement non linaires comme ceux rencontrs dans la simulation numrique des procds de mise en forme. Paralllement, nous avons cherch  amliorer les algorithmes de base de la MAN en gnralisant l'usage des approximants de Pad et en appliquant la MAN  des rsolutions itratives. Enfin nous avons poursuivi l'tude des instabilits et des bifurcations, avec des applications au flambage des structures et  la mcanique des fluides (Thse A. Tri, 1996, J.M. Cadou, 1997, A. Ehlage, 1998, H. Zharouni, 1998). Lapplication de cette mthode permet en moyenne de diviser les temps de calcul par deux. Un important travail de collaboration est en cours avec le <A HREF="http://omicron.cnrs-mrs.fr/" TARGET="_blank" ALT="Laboratoire de Mecanique et d'Acoustique">LMA</A> de Marseille (B. Cochelin) et avec Casablanca (N. Damil) pour tudier le couplage de la MAN avec la sous-structuration et le paralllisme.<BR>         &nbsp;&nbsp;<LI>L'tude de l'emboutissabilit est la continuation dtudes antrieures relatives au comportement plastique,  la striction et au formage des tles mtalliques. Les dveloppements actuels sappuient largement sur la mise au point d'un modle de plasticit Orthotrope en Contraintes Planes (modle OCP), adapt  la description du comportement des tles mtalliques, et permettant de rendre compte avec une trs bonne prcision des surfaces de plasticit exprimentales, ou obtenues par calculs d'homognisation. Cette description permet en particulier de rconcilier les aspects "niveaux de contraintes" et "cinmatique de la dformation plastique" tout en conservant une loi associe. Certains de ces travaux ont t raliss dans le cadre dun programme de coopration Franco-Brsilien (Pr. G. Ferran). Limplantation dans le code ABAQUS de lexpression analytique dune courbe limite de formage intrinsque a permis dutiliser cette expression comme dtecteur de striction  dans les simulations numriques de lemboutissage (Thse S. Fromentin, 1998).       </UL>       <A HREF="#menu">retour au sommaire</A>     </P>     <P CLASS=titre1>       <A NAME="action_1.4"></A>&nbsp;&nbsp;Action 1.4 : Instabilits de la dformation plastique     </P>     <P CLASS=text-justify>       &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;A certains stades de la dformation plastique des matriaux mtalliques, des instabilits conduisant  un rgime de dformation htrogne peuvent apparatre. L'une des instabilits souvent rencontre est le phnomne Portevin-Le Chatelier (PLC) qui consiste en l'initiation et la propagation de bandes de dformation. Il est observ dans un domaine limit de vitesses de dformation et de tempratures dans des alliages en solution solide, comme les aciers doux et certains alliages daluminium ou de cuivre. Pour limiter les consquences nfastes des instabilits plastiques PLC sur la formabilit et sur la dure de vie des matriaux, il est indispensable de bien cerner les conditions dans lesquelles ces instabilits se dclenchent. <BR>       &nbsp;&nbsp;Dans cette action nous avons abord le comportement dynamique des bandes PLC, comportement qui prsente une richesse qui na pas reu  ce jour de caractrisation quantitative, ni dinterprtation physique complte.       <UL>         &nbsp;&nbsp;<LI>Les rsultats exprimentaux obtenus sur des alliages aluminium-magnsium mis en vidence une transition dans l'volution des vitesses de propagation des bandes PLC et des dformations critiques d'apparition des instabilits en fonction de la vitesse de chargement ou de la temprature. Cette transition est interprte par la comptition de deux mcanismes, l'un li au vieillissement dynamique est d  l'interaction dislocations-atomes de solut, l'autre  un vieillissement associ  une prcipitation en cours d'essai dans le matriau (Thse Dablij 1998).<BR>         &nbsp;&nbsp;<LI>Un diagramme temprature de revenu - temps de revenu indiquant le domaine dexistence du PLC a t dtermin pour les alliages d'aluminium-zinc de la srie 7000 utiliss dans l'industrie aronautique. La connaissance de ces domaines est importante pour viter les effets nfastes du phnomne PLC (Thse Thevenet 1999).<BR>         &nbsp;&nbsp;<LI>Pour caractriser la complexit des courbes de traction en prsence deffet PLC, nous avons employ des mthodes statistiques, multifractales et dynamiques. Lanalyse dun grand nombre de donnes exprimentales obtenues au laboratoire fait apparatre une transition entre un rgime dynamique chaotique dterministe  nombre rduit de paramtres et une dynamique critique auto-organise (Thse Quaouire, 1997). Ce travail a t ralis dans le cadre dune convention bilatrale <A HREF="http://www.cnrs.fr" TARGET="_blank" ALT="CNRS">CNRS</A>-Acadmie des Sciences de Russie (M. Lebyodkin) et du PICS n657 France-Inde (G. Ananthakrishna).       </UL>       <A HREF="#menu">retour au sommaire</A>     </P>     <P CLASS=titre2>       <A NAME="operation_2"></A>Opration n 2 : Comportement des matriaux : Procds grandes vitesses     </P>     <P CLASS=text-justify>       &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Cette opration a reu un appui important de la part du laboratoire, principalement au travers du dveloppement de laction Usinage Grandes Vitesses, tant en moyens matriels - 1,5 MF dinvestissement cofinanc par le <A HREF="http://www.cnrs.fr" TARGET="_blank" ALT="CNRS">CNRS</A> le MENRT et la <A HREF="http://www.cr-lorraine.fr/" TARGET="_blank" ALT="La Region Lorraine">Rgion Lorraine</A> (Programme Fdrateur Procds de Fabrication), quen moyens humains : recrutement de trois MCF (P. Chevrier L. Faure, A. Moufki), attribution de six allocations MENRT sur 23 (P. Chevrier, A. Moufki, A. Rusinek, M. Nouari, A.S. Lebouvier, C. Muscar). Lopration Procds grandes vitesses se compose de deux actions de recherches :  Exprimentation et modlisation en UGV  et  comportement dynamique et rupture des matriaux industriels .     </P>     <P CLASS=titre1>       <A NAME="action_2.1"></A>&nbsp;&nbsp;Action 2.1 : Exprimentation et modlisation en Usinage Grande Vitesse (UGV)     </P>     <P CLASS=text-justify>       &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;LUsinage Grandes Vitesses est dfini comme thme de recherche prioritaire par LEcole Nationale dIngnieurs de Metz (<A HREF="http://www.enim.fr" TARGET="_blank" ALT="ENIM">ENIM</A>) et des investissements trs importants ont t raliss ou sont en cours de programmation par cet tablissement. Cette thmatique de recherche est propice  la ralisation de cooprations avec les enseignants des disciplines technologiques de l<A HREF="http://www.enim.fr" TARGET="_blank" ALT="ENIM">ENIM</A> et un travail important est accompli dans ce sens depuis 1998, avec la nomination dAlain Molinari comme Directeur Scientifique de l<A HREF="http://www.enim.fr" TARGET="_blank" ALT="ENIM">ENIM</A>. De faon  poursuivre et amplifier ce rapprochement (collaborations avec le LGIPM, prise en compte de lENSAM), une demande de reconnaissance dune Equipe de Recherche Technologique sur ce thme est formule.<BR>       &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;En 1997, sest tenue,  Metz, la premire Confrence Franco-Allemande sur lUsinage  Grandes Vitesses. Organise en collaboration avec le Centre de Recherche des Aciers Spciaux (CREAS, Ascomtal - groupe <A HREF="http://www.usinor.fr" TARGET="_blank" ALT="USINOR">Usinor</A>), lassociation Usinage  trs Grandes Vitesses et lUniversit Technologique de Darmstadt. La deuxime Confrence Franco-Allemande sur lUsinage  Grandes Vitesses a eu lieu a Darmstadt les 10 et 11 mars 1999. La prochaine confrence aura de nouveau lieu  Metz en 2001.<BR>       &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Les activits lies  lusinage occupent une place importante dans lconomie des pays industrialiss (2  3% du PNB environ). Dans lindustrie, le choix des conditions de coupe est encore largement bas sur des connaissances empiriques acquises au moyen dessais longs et coteux. La modlisation et la simulation des procds dusinages sont devenues indispensable. En se basant sur les rsultats thoriques et exprimentaux acquis au LPMM dans des domaines tels que ltude des instabilits plastiques ou celle du comportement dynamique des matriaux, un programme de recherche original et ambitieux a t initi au dbut des annes 90. Aprs la phase de dmarrage de la priode 92-96, de nombreux rsultats ont t obtenus depuis 1997 dans cette action de recherche. <BR>       <UL>         &nbsp;&nbsp;<LI>Linteraction outil-copeau a t analyse en prenant en compte le comportement thermo-mcanique du matriau usiner et les phnomnes de friction dynamique  linterface. Cela a permis de mettre au point des modles analytiques et numriques permettant de calculer les efforts de coupe, langle dcoulement du copeau, le champ de tempratures. Ces rsultats sont utiliss pour optimiser le processus, notamment par lanalyse des mcanismes dusure de loutil et des conditions de stabilit de la coupe (Thse M. Rausch 1998, Thse A. Moufki 1998).<BR>         &nbsp;&nbsp;<LI>Les rsultats obtenus dans le cadre de la coupe oblique ont t tendus  des procds industriels plus complexes comme le tournage ou le fraisage de forme en dcomposant larte de coupe en petits lments linaires pour lesquels la coupe est oblique. Lintgration des coupes obliques lmentaires donne la rponse globale de loutil.<BR>         &nbsp;&nbsp;<LI>Au-del dune vitesse critique de coupe, le copeau se segmente. Ce phnomne est recherch car il permet une vacuation facile des copeaux et conduit  une rduction des efforts de coupe. Cette fragmentation est provoque par lun des phnomnes suivants : 1- le dveloppement de bandes de cisaillement adiabatiques li  lapparition dune instabilit thermo-mcanique de lcoulement du matriau usin, 2- la rupture ductile par propagation de fissure. Ces phnomnes dpendent fortement du matriau usin et des conditions de coupe. La caractrisation prcise de ce phnomne a ncessit la ralisation dun dispositif exprimental dusinage  trs grandes vitesses, directement inspir des techniques exprimentales de type barres dHopkinson mise en uvre en plasticit dynamique. En coopration avec J.R. Klepaczko, ce banc d'essais a t mis au point  partir des techniques de propulsion par un canon  gaz de projectiles guids. L'utilisation dune camra ultrarapide CCD permet d'analyser et de mesurer les processus de propagation des fissures et d'observer la formation de copeau pendant l'UTGV (Thse L. Faure, 1997).       </UL>       <A HREF="#menu">retour au sommaire</A>     </P>     <P CLASS=titre1>       <A NAME="action_2.2"></A>&nbsp;&nbsp;Action 2.2 :  Comportement dynamique et rupture des matriaux industriels     </P>     <P CLASS=text-justify>       &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Dans ce domaine, galement, les activits du LPMM sont internationalement reconnues. Le groupe de recherche dirig par J.R. Klepaczko (DR-CNRS) est engag dans des programmes industriels portant sur les essais de "crash" (<A HREF="http://www.sollac.com" TARGET="_blank" ALT="Sollac">Sollac</A>, <A HREF="http://www.peugeot.fr" TARGET="_blank" ALT="Peugeot">Peugeot</A>, <A HREF="http://www.renault.fr" TARGET="_blank" ALT="Renault">Renault</A> et le Consortium europen de l'industrie automobile) et dans les activits de l'association ECRIN (relations recherche-industrie dans le domaine des lois de comportement et dans celui de l'assemblage). J.R. Klepaczko est coordinateur du programme Europen CE-INTAS/96/2141 : "Dynamics of plastic instabilities and fracture in industrial materials - application in crash problems".<BR>       &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Plusieurs techniques exprimentales originales ont t mises au point depuis 1996 et le comportement dynamique de nombreuses classes de matriaux a t dtermin (mtaux, mousses de polymre, composite, bton). Ces travaux ont donn lieu  la soutenance de 12 thses qui ont t suivies par la publication de 9 articles dans des revues  comit de lecture.       <UL>         &nbsp;&nbsp;<LI>La technique dessais par double cisaillement a t dveloppe et mise en uvre sur diffrents matriaux (aciers de blindage, alliage d'aluminium, de titane, polymres  haute rsistance aux chocs). Cette technique permet de couvrir un large domaine de vitesse de sollicitation depuis le mode quasi statique jusqu' l'impact cest  dire pour des vitesses de dformation comprises entre 10-4 s-1 et 105 s-1. Cette technique a t utilise avec succs pour analyser le comportement dun nouvel acier utilis en construction automobile (Thse A. Rusinek, 2000). <BR>         &nbsp;&nbsp;<LI>Le dveloppement d'une mthodologie gnrale pour tester les matriaux en dformation unidimensionnelle est galement  signaler. Elle a ncessit la mise au point dune technique exprimentale relativement sophistique que le LPMM est le seul laboratoire universitaire franais  matriser : la technique dite de l'impact plaque sur plaque. La plage de vitesse d'impact varie de 100 m/s  600 m/s. Elle consiste  tudier le comportement sous caillage puis  dterminer les mcanismes physiques de l'caillage par une tude en microscopie lectronique  balayage. Cette approche a t utilise pour dterminer la rsistance  l'caillage d'alliages de titane (Thse P. Chevrier, 1998).<BR>         &nbsp;&nbsp;<LI>Ltude de la fracture dynamique du bton a galement ncessit le dveloppement dune nouvelle technique exprimentale. A linverse du comportement quasi-statique, le domaine des grandes vitesses de chargement est presque totalement mconnu pour ce matriau. Cela est en grande partie li aux difficults exprimentales. Une nouvelle technique, base sur le principe de l'caillage et du tube de Hopkinson, donne la possibilit d'atteindre des vitesses trs leves, jusqu' 120 s-1 (Thse A. Brara, 1999).<BR>         &nbsp;&nbsp;<LI>La modlisation numrique joue un rle trs important dans l'analyse du comportement des structures soumises  des sollicitations rapides. Cette analyse ncessite dimplanter dans un code de calcul la loi de comportement mcanique du matriau tudi. Plusieurs relations constitutives viscoplastiques fonction de la temprature ainsi que des critres d'caillage ont t dveloppes pour une application directe en codes numriques. (Thse S. Hamim 1998, Thse Klosak 1999).       </UL>       &nbsp;&nbsp;Le dpart en retraite de J.R. Klepazcko le 31 Aot 2000 pose un grave problme de prennit pour cette action.<BR><BR>       <A HREF="#menu">retour au sommaire</A>     </P>     <P CLASS=titre2>       <A NAME="operation_3"></A>Opration n 3 : Comportement des matriaux et systmes adaptatifs     </P>     <P CLASS=text-justify>       &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;A cot de la distinction classique entre matriaux de structure et matriaux fonctionnels on assiste  l'mergence du concept de "systmes et matriaux adaptatifs" qui recouvre tout matriau ou systme capable de ragir (de s'adapter)  une volution de son environnement  travers un couplage entre proprits physiques diffrentes. Les alliages  mmoire de forme appartiennent  cette classe de matriaux. Ces alliages possdent aujourd'hui des applications dans la plupart des domaines industriels (biomdical, lectronique, automobile, aronautique, robotique, nuclaire, ...). Une quipe de chercheurs du laboratoire travaille depuis plusieurs annes sur ces alliages et leurs applications, le plus souvent en troite collaboration avec des industriels. Cette opration a t soutenue par une action incitative du <A HERF="http://www.cnrs.fr" TARGET="_blank" ALT="CNRS">CNRS</A> et par la <A HREF="http://www.cr-lorraine.fr/" TARGET="_blank" ALT="La Region Lorraine">Rgion Lorraine</A> au travers du Programme Fdrateur de Recherches : Ingnierie des Matriaux. Plusieurs rsultats importants ont t obtenus ces dernires annes :<BR>       <UL>         &nbsp;&nbsp;<LI>La mise au point au LPMM d'un procd industriel d'laboration d'alliage  mmoire monocristallin constitue une innovation importante. L'industrialisation de ce procd a donn lieu  la cration d'une entreprise (Aspex Technologie) qui ralise des montures de lunettes superlastiques brevetes en 1994 et distribus en France par Lissac depuis quelques mois.<BR>         &nbsp;&nbsp;<LI>Des observations mtallographiques ont mis en vidence une transition entre un comportement htrogne avec formation localise des variantes de martensite et un comportement plus homogne obtenu  partir de quelques dizaines de cycles. Une tude par diffraction des rayons X ralise en partenariat avec le LETAM (UMR CNRS 7078) a permis dattribuer l'origine de cette transition  un mcanisme de diffusion  courte distance (Thse F. Moreau, 1998).<BR>         &nbsp;&nbsp;<LI>Lutilisation dune approche multichelle a permis de mettre en vidence les relations complexes qui existent entre les paramtres microstructuraux et le comportement macroscopique dans ces alliages (Thse D. Entemeyer, 1996). La modlisation de leur comportement a t choisie en tant qu'tude de cas dans l'cole thmatique CNRS MH2M'98 pour illustrer la prise en compte des paramtres microstructuraux dans les mthodes d'homognisation.<BR>         &nbsp;&nbsp;<LI>Les points prcdents trouvent leur prolongement dans la mise au point d'applications en partenariat avec des industriels appartenant  divers secteurs d'activit. Des problmes d'tanchit sous conditions svres ont par exemple t rsolus. La responsabilit du programme pluriformation "Applications des alliages  mmoire de forme en biomcanique" qui regroupe plusieurs quipe de recherche de diffrents centres ENSAM (Angers, Lille, Paris, Metz) a t confie au LPMM. Dans ce cadre, en collaboration avec le Laboratoire de Biomcanique de l'ENSAM Paris (LBM) et en partenariat avec un industriel, l'tude exprimentale et la simulation numrique d'un dispositif de connexion pour une prothse est en cours de ralisation.       </UL>       <A HREF="#menu">retour au sommaire</A>     </P>     <P CLASS=titre2>       <A NAME="operation_4"></A>Opration n 4 : Ingnierie des matriaux et des structures     </P>     <P CLASS=text-justify>       &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Cette dernire opration est centre sur ltude des proprits dusage des matriaux et des structures. Les problmes de stabilit et de durabilit prennent de plus en plus dimportance dans les problmatiques industrielles et un laboratoire ax sur la mcanique des solides comme le LPMM ne peut rester totalement  lcart de cet aspect du comportement des matriaux et des structures. Quatre actions de recherches peuvent tre distingues sur cette opration. Deux dentre elles (la tribologie et la vibration des structures) sont trs lies aux oprations centrales du laboratoire : la mise en forme et les procds dusinage.     </P>     <P CLASS=titre1>       <A NAME="action_4.1"></A>&nbsp;&nbsp;Action 4.1 : Tribologie     </P>     <P CLASS=text-justify>       &nbsp;&nbsp;Ce thme est dvelopp au sein de lquipe ERMES localise dans les locaux de l<A HREF="http://www.inpl-nancy.fr/" TARGET="_blank" ALT="INPL">INPL</A>  Nancy. Llaboration et le comportement tribologique des revtements de type diamants dposs par CVD ou par flamme et linfluence de lapplication dun champ magntique sur des aciers ferromagntiques utiliss dans les outils de coupe ont t tudis.       <UL>         &nbsp;&nbsp;<LI>Depuis 1997  face aux faibles vitesses de croissance des dpts diamants par les techniques habituelles, une nouvelle technique dite de combustion de flamme  a t dveloppe pour obtenir des films de diamant sur des plaquettes doutils de coupe. La caractrisation du comportement tribologique de ces revtements a montr que de nombreux paramtres influencent ce comportement, tels que les conditions de dposition, lenvironnement et la nature de la contreface (Thse en cours M. Schmitt).<BR>         &nbsp;&nbsp;<LI>Lutilisation dun tribomtre de type pion-disque situ dans une enceinte  vide a permis de dterminer les variations du coefficient de frottement en prsence ou non dun champ magntique appliqu au comportement en frottement de couples matriaux acier XC48/(acier, cuivre et graphite). Sur le plan de lusure, le champ magntique rduit considrablement la dgradation de surfaces des matriaux dans le cas dun couple entirement ferromagntique. A linverse, sa prsence dans le contact du couple ferromagntique/non-ferromagntique accrot lusure des deux matriaux (acier et cuivre). Cette dgradation saccrot avec la pression du contact et la vitesse du glissement (Thse M. El Mansori, 1997).<BR>         &nbsp;&nbsp;<LI>Cette action s'intgre dsormais  l'action Procds d'usinage  Grandes Vitesses.       </UL>       <A HREF="#menu">retour au sommaire</A>     </P>     <P CLASS=titre1>       <A NAME="action_4.2"></A>&nbsp;&nbsp;Action 4.2 : Durabilit des structures     </P>     <P CLASS=text-justify>       &nbsp;&nbsp;Ltude de la durabilit de structures mtalliques ou de pices ralises en polymre repose sur la connaissance de la rponse de ces matriaux  diverses sollicitations dont la fatigue cyclique. On distingue deux modes de rupture par fatigue : la rupture par initiation et propagation stabilise de fissure  temprature constante et la rupture thermique conscutive  un chauffement massif.       <UL>         &nbsp;&nbsp;<LI>Lutilisation dun modle isotrope viscolastique thermosensible a permis de dfinir les conditions dexistence et de stabilit pour diffrentes sollicitations (tube en torsion, compression). Linfluence de la vitesse de sollicitation a t mise en vidence dans les phnomnes demballement thermique (DEA R. Malvy, 1998).<BR>         &nbsp;&nbsp;<LI>Lutilisation dun modle polycristallin de type Taylor-Lin dcrivant la plasticit par une loi lasto-viscoplastique a permis de reproduire plusieurs phnomnes observs lors de chargements cycliques : effet Bauschinguer, crouissage cyclique, adoucissement cyclique, indpendance par rapport  la dformation moyenne, effet mmoire au niveau de la boucle dhystrsis, dphasage de lcrouissage pour le chargement biaxial (Thse Zouhal, 1996).       </UL>       <A HREF="#menu">retour au sommaire</A>     </P>     <P CLASS=titre1>       <A NAME="action_4.3"></A>&nbsp;&nbsp;Action 4.3 : Comportement des composites  fibres     </P>     <P CLASS=text-justify>       &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Les tudes dveloppes dans le cadre de cette action ont pour objectif de mieux apprhender le comportement mcanique des matriaux composites  fibres, en vue de disposer doutils de calcul et de dimensionnement des structures susceptibles de rendre compte des vnements locaux dendommagement et de ruine de ces structures. Le laboratoire a centr ses efforts sur le comportement en compression et en flexion, en associant des essais originaux de flexion-compression et des modlisations 'msoscopiques' bases sur le concept de microflambage.       <UL>         &nbsp;&nbsp;<LI>Nous avons montr que dans les composites stratifis, la rupture du pli unidirectionnel nest pas une grandeur intrinsque au matriau, elle rsulte dun mcanisme dinstabilit : le microflambage des fibres en compression. Un modle numrique a tabli que les dfauts initiaux dondulation des fibres jouent un rle primordial sur le comportement des plis (Thse S. Drapier 1996, Thse O. Anthoine-Rahier 1998). Nous nous sommes galement intresss aux mcanismes de cration de dfauts initiaux dondulation des fibres et nous avons montr que ces dfauts sont principalement gnrs au cours de la fabrication par la contraction de la rsine rsultant de la rticulation (Thse C. Jochum, 1999).<BR>         &nbsp;&nbsp;<LI>La tolrance aux dommages accidentels et aux dfauts de fabrication est un des points critiques dans la conception de pices en matriau composite pour les applications aronautiques. La dtermination de la rponse de la structure aprs un pr-endommagement par impact ou en prsence dun dfaut bien caractris est un point capital. Une tude ralise dans le cadre dune thse CIFRE avec l<A HREF="http://www.eads-nv.com/eads/index_f.htm" TARGET="_blank" ALT="EADS">Arospatial</A> a permis de dvelopper une approche numrique micromcanique, modlisant la propagation des dlaminages, pour simuler le comportement global des structures composites monolithiques endommages par un impact basse vitesse (Thse O. Eve, 1999)<BR>         &nbsp;&nbsp;<LI>Pour caractriser la tenue en service de structures composes de panneaux  base de bois des essais de flexion et de flexion-compression initialement dvelopps pour les composites ont t adapts  ltude du bois et de ses drivs.<BR>         &nbsp;&nbsp;<LI>Malgr des succs indniables (la mise en vidence de linfluence du microflambage par exemple) sur un sujet important et peu tudi en France, l'volution rcente de notre effectif de chercheurs nous a contraint depuis 1999 de rduire fortement nos ambitions sur ce thme.       </UL>       <A HREF="#menu">retour au sommaire</A>     </P>     <P CLASS=titre1>       <A NAME="action_4.4"></A>&nbsp;&nbsp;Action 4.4 : Comportement et vibration des structures     </P>     <P CLASS=text-justify>       &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Les problmes de vibrations et de stabilit des structures sont rencontrs dans plusieurs domaines industriels. Trois types de structures ont t tudis : les structures rptitives ou presque rptitives souvent utilises dans la construction arospatiale, les structures  parois minces de la construction mtallique et les tles sandwich destines  amortir les vibrations dans llectromnager et lautomobile.       <UL>         &nbsp;&nbsp;<LI>Dans le cadre des relations entre le LPMM et le groupe <A HREF="http://www.usinor.fr" TARGET="_blank" ALT="USINOR">USINOR</A> une tude de la vibration des tles sandwich a t entreprise. Dans ces structures, la prsence dune couche de polymre permet de rduire fortement les vibrations. La dtermination des frquences propres de ces tles au moyen dun code de calcul standard est extrmement lourde. Pour simplifier cette analyse nous avons mis au point un code de calcul utilisant des lments finis sandwich et utilis une mthode asymptotique numrique. La comparaison des rsultats ainsi obtenus avec les dterminations exprimentales d<A HREF="http://www.usinor.fr" TARGET="_blank" ALT="USINOR">USINOR</A> est trs satisfaisante. <BR>         &nbsp;&nbsp;<LI>Le LPMM a une comptence reconnue dans le domaine du flambage des structures et il est lun des rares laboratoires franais  conserver cette comptence. Dans le cadre dun contrat CIFRE, celle-ci est mise au service d<A HREF="http://www.usinor.fr" TARGET="_blank" ALT="USINOR">USINOR</A> pour comprendre et matriser le phnomne de plissement qui survient lors du transport de bandes mtalliques minces. Ce travail a permis  <A HREF="http://www.usinor.fr" TARGET="_blank" ALT="USINOR">USINOR</A> de redfinir ses critres de dimensionnement des rouleaux. Des dizaines voire des centaines de millions de francs de gains de productivit sont en jeu (Thse V. Gueydan, 1997).<BR>         &nbsp;&nbsp;<LI>Une analyse  deux chelles couple  une mthode de Ritz a permis de dterminer les modes propres dune structure  forme rptitive sans recourir  la simulation directe de la structure par la mthode des lments vitant ainsi les problmes lis  la grande taille de ces structures : temps de calcul, espace mmoire, algorithme de recherche des frquences propres (Thse K. Jeblaoui, 1999).<BR>         &nbsp;&nbsp;<LI>Un modle numrique utilisant le code de calcul ABAQUS a t utilis pour caractriser les instabilits et le flambage des coques et des rservoirs mtalliques sous laction de charges irrgulires (Thse Z. Belouchet, 1998). Un modle thorique a t dvelopp pour tudier les instabilits des lments  sections asymtriques et le dversement des poutres  section monosymtriques. Les rsultats sont compars aux solutions rglementaires - Eurocode EC 3 - (Thse M. Brouki, 1998).       </UL>       <A HREF="#menu">retour au sommaire</A>     </P>       Etienne Patoor<BR>       Directeur du LPMM      <P><HR>     <SPAN CLASS=text-italic>       B. Dunogier, Mardi 08 Ao&ucirc;t 2000     </P>   </BODY> </HTML> 
