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Ces thèses qui changent la vie : La mécanique de rupture

Une défail­lance mécanique est bien sou­vent le résul­tat d’une fatigue. Le vieil­lisse­ment naturel des pièces, métalliques notam­ment, induit la for­ma­tion de fis­sures qui peu­vent se propager et cass­er. Parce qu’elles peu­vent avoir de graves con­séquences, il est impor­tant de com­pren­dre com­ment ces fis­sures se for­ment et évoluent. 

Après un « séjour Eras­mus de 4 semaines qui a finale­ment duré 4 ans », Chrysan­thi Papamichail, diplômée de l’Ecole Poly­tech­nique d’Athènes en génie élec­trique et infor­ma­tique et d’un Mas­ter en math­é­ma­tiques appliquées, est ain­si l’auteure d’une thèse sur ce phénomène de mécanique de rup­ture, au sein du lab­o­ra­toire LMAC et en col­lab­o­ra­tion avec le lab­o­ra­toire Rober­val. Son sujet ? : « Esti­ma­tion des sys­tèmes dynamiques avec appli­ca­tions en mécanique ». 

« Nous asso­cions les proces­sus sto­chas­tiques à la mod­éli­sa­tion numérique pour simuler une fis­sure et déter­min­er son évo­lu­tion», pré­cise Chrysan­thi. Par une équa­tion math­é­ma­tique, il est ain­si pos­si­ble de recréer virtuelle­ment ce phénomène aléa­toire. « Les équa­tions nous offrent l’opportunité d’estimer la prop­a­ga­tion des fis­sures dans un inter­valle de temps, de déter­min­er à quel moment la rup­ture inter­vien­dra et donc de pro­pos­er une durée de vie des matéri­aux ». Les résul­tats obtenus per­me­t­tent alors de com­par­er avec des don­nées réelles et d’améliorer l’algorithme, réduisant au pas­sage le besoin de ressources en cal­culs nécessaire. 

Les appli­ca­tions sont impor­tantes et con­cer­nent de nom­breux domaines : « Notre équa­tion est suff­isam­ment fiable et puis­sante pour être util­isée dans tous les secteurs impli­quant des pièces métalliques qui pour­raient être en dan­ger. Cela va de la con­struc­tion des bâti­ments à l’aérospatial, au fer­rovi­aire ou encore à la san­té avec les implants médi­caux. Mais cela peut égale­ment s’appliquer aux évène­ments naturels comme les trem­ble­ments de terre ou des phénomènes biologiques ! » pré­cise-t-elle.

Pour l’heure, l’accent est mis sur l’aérospatial, où les acci­dents met­tent des vies en jeu. Le nucléaire est aus­si un des domaines où les avancées sont impor­tantes, pour les raisons que l’on imag­ine, mais « cela ne con­cerne que quelques pays, et les don­nées sont bien sou­vent con­fi­den­tielles », nous confie-t-elle. 

Du côté des per­spec­tives, il reste encore beau­coup à faire. « Il serait intéres­sant de faire avancer ce mod­èle en le fusion­nant avec d’autres, d’étudier l’interaction entre fis­sures ou d’utiliser de nou­veaux com­posants par exem­ple, comme le béton sur lequel nous avons déjà réal­isé des essais. Cela nous per­me­t­trait de pro­pos­er de nou­veaux matéri­aux de con­struc­tion, plus résis­tants. » Out­re l’aspect com­mer­cial, « l’important reste d’éviter les acci­dents, cela con­cerne la pop­u­la­tion au quo­ti­di­en mais c’est un phénomène sous-estimé car l’impact n’est pas vu tout de suite » conclut-elle.

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