Dislocations

Ahmad El Hajj

Métaux, alliages métalliques et autres matériaux cristallins comportent des lignes de défauts appelées dislocations : des discontinuités dans leur organisation atomique à l'échelle microscopique - par exemple, des endroits où il manque un atome. Lorsqu'on exerce une force sur le matériau, ces lignes se déplacent mais ne reviennent pas à leur position initiale. C'est ce qui explique les déformations plastiques d'un matériau au fil des ans.

À l'UTC, Ahmad El Hajj, du laboratoire de mathématiques appliquées de Compiègne (LMAC) de l'UTC, met en équations la dynamique des dislocations : la manière dont elles se déplacent en fonction de la nature du matériau, de sa texture et des contraintes qu'il subit (effort, chaleur...). Objectif : prédire comment il se sera déformé dans dix ans, cent ans ou plus et, surtout, étudier sa résistance dans le temps. "En laboratoire, on peut faire des tests sur quelques jours, voire un an, mais pas sur une décennie ni sur un siècle, souligne le chercheur. D'où l'intérêt du calcul scientifique. D'autant que, s'il y a vingt ans, les modèles étaient très simples et dédiés à des matériaux spécifiques, les chercheurs les ont peu à peu étendus à des applications plus larges. Et, aujourd'hui, nous travaillons sur des problématiques de plus en plus complexes : par exemple, modéliser les déformations de structures volumiques et non plus simplement de pièces de très faible épaisseur."

Menées en partenariat avec Roberval, le laboratoire en mécanique, acoustique et matériaux de l'UTC, ces recherches intéressent nombre d'industries : l'aéronautique, pour prédire le comportement dans le temps des matériaux des avions ; le nucléaire, pour prévoir celui des pièces sous irradiation (par exemple, la cuve d'un réacteur) ; la nanoélectronique, qui a besoin de matériaux à la fois très résistants et conducteurs...

"Les modèles sur lesquels je travaille concernent plutôt l'aéronautique, mais peuvent s'appliquer à d'autres domaines, explique Ahmad El Hajj. Nous les validons avec de petites expérimentations physiques. Ensuite, nous intégrons nos équations dans des logiciels utilisables par des ingénieurs non experts en calcul scientifique. Il leur suffit d'entrer les paramètres concernant le matériau et les contraintes auxquelles il est soumis : l'application calcule automatiquement sa déformation à une échéance donnée."

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