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L’objectif de ce sujet était de caractériser, comprendre, modéliser et simuler les échanges aux interfaces, en relation avec les processus multiphysiques dans chacune des phases. Dans un premier temps, les couplages thermo-diffusifs dans les matériaux hors équilibre ont été traités, puis les processus chimiques ont été pris en compte, afin de traiter les relations entre diffusion, combustion et dommages mécaniques. Plusieurs aspects de l’interaction entre la sorption de gaz et le comportement des polymères ont été étudiés à travers des thèses en collaboration avec le laboratoire Hydrogenius de l’Université de Kyushu (KU) au Japon. Une première étude visait à mieux comprendre comment la charge mécanique pouvait modifier les propriétés de diffusion d’un polyéthylène exposé à l’hydrogène haute pression. Analyse thermique Des expériences de désorption ont montré que même des charges mécaniques modérées influençaient le coefficient de diffusion. Un processus d’endommagement plus avancé, c’est-à-dire l’échec de décompression observé lors de la libération de pression dans un caoutchouc précédemment exposé à l’hydrogène à haute pression, a été abordé dans une deuxième étude. Un modèle couplé diffuso-mécanique, soutenu par des expériences in situ sans précédent, a été utilisé pour simuler la cinétique de croissance des cavités en interaction. Un post-doc a développé des modèles d’éléments finis basés sur la tomographie micro-informatique (µCT) pour la simulation de champs thermo-diffuso-mécaniques multi-physiques dans des matériaux composites à texture fibreuse complexe. L’activité a conduit au développement de modèles FE à base de voxels au niveau de l’échantillon à partir d’images radiographiques µCT à haute résolution. Concernant le couplage combustion / endommagement, la résistance mécanique des structures composites soumises simultanément à une charge mécanique et à une exposition au feu a été modélisée. Dans le domaine de la sécurité incendie, les interactions entre les phases condensées et gazeuses ont été abordées en collaboration avec l’Université du Maryland, concernant l’allumage (auto) des combustibles solides et plus récemment le développement d’un modèle de combustion numérique pour une meilleure capture du étapes transitoires successives d’un incendie. La visite d’un professeur invité de l’Université de Moscou a abordé le métal exposé à l’oxygène pur à haute pression, dans le but de comprendre les conditions d’amorçage et de propagation de la combustion. Le processus implique une période d’induction, suivie d’une phase de combustion statique, dans une couche relativement mince de métal liquide et d’oxyde et finalement par combustion dynamique, lorsque la phase liquide s’écoule de la zone de réaction initiale.