Approche multi-échelle pour la simulation numérique de procédés d'élaboration directe par infusion de résine

International audienceThe aim of the present work, which lies at the heart of the Hexcel-Mines Saint-Etienne Industrial, is to set up numerical modeling tools ranging from the component scale (local or microscopic scale) to the process scale (macroscopic scale), based on fluid-solid coupling methods undergoing finite strains within an high performing computing framework. At the local scale, the aim is to model flows in the fibrous network of preforms where wettability and capillary effects are assumed to play a key role. First, at the fiber scale, the resin flow in impervious fiber systems will be characterized and modeled relying on some specific stabilized and enrichment numerical methods able to deal with coupled Stokes-Darcy flows in low permeability orthotropic media. Capillary effects will be included in numerical simulations of local flows in industrial parts with complex geometries via capillary pressures (capillary stress). The ultimate goal of this approach is to yield a robust numerical model for infusion processes at the scale of industrial parts in order to understand and hence control both filling and post-filling stages for industrial applications.Le but de ce travail, qui représente le cœur de la chaire industrielle entre Mines Saint-Etienne et Hexcel, est de mettre au point un chaînage numérique robuste pour prendre en compte les effets locaux d’imprégnation de fibres par une résine liquide dans des simulations à l’échelle du procédé. Les effets locaux sont donc modélisés à l’échelle des fibres pour capturer les effets capillaires et calculer ainsi des paramètres, tels que la pression capillaire, à exporter à l’échelle supérieure. Ceci a été rendu possible par des stabilisations et enrichissements des méthodes éléments finis utilisés pour simuler des écoulements de Stokes et Darcy ainsi que leur couplage. Les contraintes capillaires (pressions capillaires dans les directions principales) sont alors inclues dans les simulations d’élaboration par procédés directs de pièces aéronautiques. Le but ultime de cette approche est de développer un modèle robuste permettant de prédire l’imprégnation et la post-infusion de renfort fibreux pour des applications industrielles