Projet jeune-chercheur : résoudre le mystère des gaps élastiques pour valider des modèles de simulation plus fiables

Mohamed Jebahi, jeune chercheur sur le campus Arts et Métiers de Metz décroche son projet ANR JCJC
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Mohamed Jebahi est enseignant-chercheur sur le campus de Metz au Laboratoire d’Étude des Microstructures et de Mécanique des Matériaux. Son premier projet ANR Jeunes Chercheuses-Jeunes Chercheurs (JCJC) a débuté le 4 janvier 2021 pour une durée de quatre ans.

Quel est votre parcours ?

J’ai réalisé ma thèse à l’Institut de Mécanique et d’Ingénierie (I2M) à l'Université de Bordeaux, sous la direction d’Ivan Iordanoff, Frédéric Dau et Jean-Luc Charles. Ensuite, j’ai enchainé sur deux post-doctorats : le premier à l’Université Laval de Québec et l’autre sur le campus Arts et Métiers de Bordeaux. J’ai intégré le campus de Metz en 2016 en tant que maître de conférences.

Comment avez-vous monté votre projet ANR JCJC ?

C’est difficile de monter de tels projets sans avoir l’habitude des exigences et des critères de sélection. Heureusement, je n’en étais pas à mon premier dépôt !

Pour mes démarches, je me suis appuyé sur la Direction de la Recherche Arts et Métiers et sur l’expertise de mes partenaires. La grosse difficulté a été de savoir comment bien mettre en lumière l’idée du projet et montrer qu’elle constituera une avancée majeure par la Recherche.

Sur quoi porte votre projet ?

De nombreuses études révèlent des spécificités à petites échelles (appelés effets de taille) sur le comportement inélastique des matériaux métalliques. Compte tenu de la tendance grandissante à la miniaturisation, la modélisation correcte de ces effets est devenue une nécessité dans plusieurs domaines de l’ingénierie. Pour les modéliser, des approches prometteuses ont été développées dites approches non-locales basées sur la plasticité à gradient.

Cependant, sous certains chargements complexes ces approches font apparaître un phénomène inconnu dans le monde réel : les gaps ou sauts élastiques. La réalité physique de ces gaps divise la communauté scientifique entre ceux qui les considèrent possibles et ceux qui ne voient aucune raison physique de leur existence, mettant ainsi en cause la base théorique de certaines approches à gradient.

Mon projet vise à lever cette ambiguïté et à apporter une réponse incontestable à la question : les gaps élastiques sont-ils physiques ? Il est intitulé : “Investigation expérimentale et numérique des gaps élastiques dans les théories de plasticité à gradient” ou “SGP-GAPS” (SGP : Strain Gradient Plasticity).

Quelles en sont les étapes ?

Premièrement, pour pouvoir étudier la réalité physique du phénomène de gaps élastiques, il faut bien comprendre ce phénomène, ses origines théoriques et ses conditions d’apparition dans le cadre des théories à gradient existantes.

Ensuite, il faudra faire des expériences originales à petites échelles, impliquant pour la première fois des chargements non-proportionnels, ainsi que des simulations avancées, basées sur la dynamique des dislocations discrètes.

Les résultats expérimentaux et numériques seront aussi utilisés pour développer les premiers modèles de plasticité à gradient suffisamment précis pour des applications industrielles.

Quelles sont les retombées attendues ?

Grâce à ce projet, le mystère autour de la réalité physique des gaps élastiques sera enfin résolu. Cela permettra d’unifier et d’orienter l’effort scientifique sur les théories à gradient impliquant, ou non, les gaps élastiques.

Les modèles à gradient qui seront développés dans le cadre du projet ouvriront les portes vers des nouvelles applications industrielles, comme l’optimisation numérique des microstructures des matériaux. Si cette dernière application n’est pas incluse dans le projet, elle en est sa prolongation envisagée.

Quels sont les partenaires ?

Le laboratoire porteur du projet est le LEM3. Deux autres membres de ce laboratoire sont impliqués à savoir Jean-Sébastien Lecomte et Christophe Schuman, tous deux de l’Université de Lorraine. Le projet implique aussi le Centre des Matériaux par l’intermédiaire de Samuel Forest et le laboratoire de Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés (SIMaP) par l’intermédiaire de Marc Fivel. Tous deux sont directeurs de recherche CNRS et références mondiales dans leurs domaines. C’est une grande chance de les avoir dans ce projet !

En plus des membres permanents, un doctorant et plusieurs étudiants en Master vont nous rejoindre prochainement.

Quels conseils donneriez-vous aux chercheurs qui souhaitent se lancer dans le montage d’un projet ANR ?

Il faut croire en ses capacités et foncer ! Peu importe le résultat, on est toujours gagnant ! J’avoue qu’un résultat négatif est très frustrant sur le champ (c’est l’expérience qui parle après plusieurs essais non aboutis !). Mais, il faut savoir que ce qui ne tue pas nous rend plus forts. On ne perd pas son temps comme on monte en compétences en montage de projets. Si je devais tout refaire pour les mêmes résultats, je le ferais sans hésitation

 

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