In-Situ Mechanical Properties Identification of Composite Materials Using Inverse Methods Based on Full-Field Measurements

RÉSUMÉE Des essais homogènes macroscopiques, tels que les tests classiques de tension et de compression, peuvent être réealisés pour obtenir une mesure des propriétés moyennes d'un composite donné. Cependant, ces tests ne permettent pas d'identifier les paramètres mécaniques in situ des phases constitutives ou encore de l'interface d'adhésion entre la matrice et les fibres. Grâce aux avancées récentes au niveau des appareils optiques et des technologies d'imagerie, plusieurs techniques de mesures en champ complet telle que la Corrélation d'Images Numériques (CIN) et la Corrélation de Volumes Numériques (CVN) ont fait leur apparition. Ces techniques permettent la quantification des champs de déplacements/déformations en 2D ou 3D sur la surface ou même à l'intérieur d'un matériau opaque soumis à des chargements externes. La disponibilité de telles informations a permis le developpement de différentes méthodes inverses d'identification de paramètres des matériaux. Parmi ces dernieres, l'Actualisation du Modèle Éléments Finis (AMEF) et la Méthode des Champs Virtuels (MCV)ont été grandement exploitées. L'utilisation combinée d'une technique de mesure en champ complet et d'une méthode d'identification inverse constitue une stratégie très prometteuse pour identifier simultanément plusieurs propriétés mécaniques locales. L'objectif principal de cette thèse était de développer et d'améliorer des approches inverses en 2D et en 3D, étant efficaces à la fois en termes de précision et de temps de calcul. Les approches développées ont été validées en réalisant différentes expériences virtuelles permettant l'identification des propriétés mécaniques locales de composites avec diverses caractéristiques mécaniques et morphologiques. En premier lieu, un algorithme inverse base sur la technique d'Actualisation du Modèle Éléments Finis (AMEF) a été développé et ensuite amélioré. L'amélioration a d'abord consiste à utiliser une technique d'optimisation hybride, i.e. combinaison d'une méthode globale sans dérivées et d'une méthode d'optimisation de premier ordre, afin d'augmenter la précision des paramètres identifiées. De plus, une série de contraintes mécaniquement pertinentes, comprenant un modèle d'homogénéisation approprié, a été ajoutée pour régulariser le problème d'identification. La fonctionnalité de cette nouvelle approche numérique et analytique, à savoir l'Actualisation du Modèle Régularisé (AMR), a été comparée à celle de la AMEF en présence de champs de déplacements bruités de composites unidirectionnels àfibres longues. En second lieu, une nouvelle approche basée sur la Méthode de Champs Virtuels (MCV)a été développée pour concilier précision et efficacité numérique.