Contribution à l’étude du comportement de matériaux présentant des phénomènes de couplage multiphysique : application aux matériaux composites à matrice polymère et aux matériaux adaptatifs

Abstract

The design of new materials requires an increased expertise of the relationships between their microscopic structure resulting from their elaboration and their macroscopic behavior responsible for their properties. Scale transition methods allow to consider microstructural behavior and the interaction effects between the components in order to obtain the macroscopic effective behavior of a composite. The work developed is dedicated to materials with multiphysics coupling : in polymer composites and in adaptive materials. Thus the problem of viscoelastic coupling is treated by hereditary approaches using elastic symbolic solutions or by introducing variables internal describing the temporal evolution of the microstructure. Physical incompatibilities between phases of a composite occur alternately as interphase or imperfect interface bonding. The influence of their description is studied for ellipsoidal inclusions and for materials with anisotropic behavior exhibiting coupling phenomena viscoelastic or magneto-electroelastic. Thermomechanical properties of polymers can arise from non-linearity phenomena inducing thermal runaway whose development conditions are studied through the growth of small disturbances of solutions of the thermal problem.L’élaboration de nouveaux matériaux ou de nuances parmi des matériaux existants nécessite une maîtrise accrue des relations entre leur structure microscopique issue de leur élaboration et leur comportement macroscopique responsable de leurs propriétés d’usage. Les méthodes par transitiond’échelles permettent de considérer certaines particularités de comportement microstructurale mais également les effets d’interaction entre les composants afin d’obtenir le comportement macroscopique d’un composite. Les travaux développés sont dédiés à la prise en compte de phénomènes de couplage multiphysique se développant dans des composites à matrice polymère et dans des matériaux adaptatifs. Ainsi le problème du couplage viscoélastique inhérent aux polymères est traité par des approches héréditaires utilisant des solutions symboliques élastiques ou par introduction de variables internes décrivant l’évolution temporelle de la microstructure. Les incompatibilités physiques entre les phases d’un composite se manifestent alternativement sous forme d’interphase ou de liaisons imparfaites. L’influence des paramètres les caractérisant est étudiée pour des inclusions de forme ellipsoïdale et pour des matériaux à comportement anisotrope présentant des phénomènes de couplage viscoélastique ou magnéto-électro-élastique. Des propriétés thermomécaniques des matériaux polymères peuvent naître des phénomènes de non-linéarité induisant des phénomènes d’emballement thermique dont les conditions de développement sont étudiées à travers la croissance de petites perturbations de solutions du problème thermique