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Mécanique Multi-échelles des Milieux Fibreux - 3MF
La mécanique des milieux fibreux naturels ou synthétiques (fils complexes, câbles, tissés, tressés, tricotés, non-tissés, mats, scaffolds,…) connaît actuellement un développement important, porté d'une part par de nouveaux moyens d'investigation expérimentaux et de simulation, et d'autre part par les besoins croissants de caractérisation et de modélisations exprimés du côté des applications. Dans ce contexte, le but du GDR Mécanique Multi-échelle des Milieux Fibreux – 3MF – est de fédérer et de structurer la communauté nationale travaillant sur cette thématique, afin de renforcer les interactions entre les acteurs concernés, industriels et académiques, et de permettre une maturation des problématiques scientifiques attachées à ces milieux particuliers.
Plus précisément, le GDR 3MF se propose comme objet d'étude les milieux fibreux souples, caractérisés par des déplacements relatifs importants entre fibres, des non-linéarités fortes liées à leurs contacts et à la rhéologie des constituants (fils, fibres), avec comme but la caractérisation du comportement mécanique de ces milieux, au moyen de l'expérience, de la modélisation et de la simulation. Les milieux fibreux étudiés rassemblent des caractéristiques qui rendent problématique la caractérisation de leur comportement mécanique :
- ils se présentent comme des assemblages discrets de structures continues filaires plus ou moins tortueuses (i.e. les fibres), ce qui place leur modélisation à l'intersection des milieux discrets et des milieux continus ;
- leur configuration géométrique, qui résulte de leur mode d'assemblage et de la géométrie même des fibres, n'est pas facilement caractérisable a priori ; ces assemblages de fibres sont complexes, ils peuvent être ordonnés ou désordonnés, enchevêtrés ou non.
- ils se présentent comme des milieux multi-échelles, les fibres les constituant pouvant être assemblées suivant plusieurs niveaux hiérarchiques, par exemple en mèches ou torons, puis en fils, puis en structure tissée ;
- leur réponse mécanique globale dépend en grande partie de la conformation des fibres et des interactions de contact-frottement développées à l'échelle microscopique entre elles ; elle apparaît de ce fait souvent fortement non linéaire, quelques fois instable (flambement locaux, bandes de localisation, formation d’amas, fissuration…), avec des couplages forts entre chargements et modes de déformation dans les différentes directions, et avec des évolutions de microstructures qu’il est difficile aujourd’hui d’appréhender ;
- ils peuvent être sensibles à leur environnement (température, humidité) et modifier ainsi très fortement leur comportement mécanique et leur forme. C’est par exemple le cas des réseaux de fibres organiques (synthétiques ou naturelles) sensibles aux variations de température ou d’humidité (sorbtion, hygroexpansion, changement de phase), ou bien encore celui des réseaux progressivement imbibés de fluides (phénomènes d’élasto-capillarité).