Application de la modélisation non linéaire afin de consolider le secteur de l'acier
Modéliser avec précision la manière dont les matériaux résistants aux chocs se comporteront dans des conditions industrielles difficiles pourrait permettre aux fabricants d'économiser de l'argent et d'améliorer la sécurité. Une percée dans ce domaine a été réalisée par la réunion d'universitaires spécialisés dans la modélisation du comportement non linéaire des matériaux et d'un chef de file dans la production de matériaux réfractaires (matériaux qui conservent leur résistance à hautes températures) pour les industries de l'acier, du verre et de la fonderie. 'Les résultats de ce projet ont le potentiel d'améliorer les performances économiques et environnementales du secteur sidérurgique,' explique le coordinateur du projet HOTBRICKS, le Dr Francesco Dal Corso, professeur adjoint de mécanique des solides et mécanique des structures à l’Université de Trente en Italie. 'Une équipe de professionnels hautement qualifiés a maintenant été formée et est équipée d'une série de compétences techniques et pratiques qui auront un impact immédiat dans le domaine et combleront les écarts de compétence souvent identifiés dans l'industrie.' Comprendre le comportement des matériaux La mécanique des solides non linéaire est l’étude du comportement des matériaux sous les pressions, les changements de température et d'autres conditions de chargement. Comprendre ceci est critique dans la conception des appareils utilisés dans des applications mécaniques de pointe, en particulier lorsque des conditions de charge extrêmes sont impliquées. De nombreuses applications de mécanique des solides non linéaire implique le génie aérospatial et la robotique par exemple et dans les processus industriels nécessitant le formage du métal ou la céramique. Les matériaux similaires aux rocs, appelés les géomatériaux, représentent une large gamme de matériaux y compris les rochers, le béton, le sol et la céramique. Ces matériaux sont d'un grand intérêt au niveau de l'ingénierie, car ils sont utilisés dans de nombreuses utilisations industrielles, comme les systèmes d'absorption des chocs et des vibrations, la protection des incendies, les barrières thermiques et bien sûr les produits réfractaires. Leur température de fusion élevée et leur grande stabilité thermique et chimique rendent ces matériaux idéaux pour des applications hautes températures, comme le travail avec le fer et l'acier fondu. 'Le but de ce projet a été de rapprocher la modélisation non linéaire de l'industrie afin de réaliser des designs mécaniques offrant des performances supérieures,' explique Dal Corso. 'Les progrès dans les applications industrielles à haute température à l'aide de géomatériaux n'est possible que par la modélisation non linéaire de processus de production complexes.' Expertise de la nouvelle génération Le programme de recherche HOTBRICKS, lancé en septembre 2013, a rassemblé des universitaires (Université de Trente) et des industriels (Vesuvius) afin d'utiliser la mécanique des solides non linéaire dans la conception des matériaux réfractaires pour les applications de l'acier liquide. Ensemble, l'équipe possède de l'expertise dans la modélisation, la simulation numérique, l'analyse expérimentale, la caractérisation des matériaux et l'optimisation du design. 'Notre objectif ici était de développer une nouvelle génération de jeunes chercheurs dans un environnement multidisciplinaire et intersectoriel,' explique Dal Corso. La clé du succès du projet a été la modélisation précise du comportement mécanique des matériaux réfractaires à haute température, conduisant à une nouvelle façon d’optimiser la conception des dispositifs impliqués dans les applications à hautes températures. 'Les résultats de la recherche représentent non seulement une avancée dans la connaissance scientifique mais aussi un pas en avant dans la conception mécanique des composants réfractaires fabriqués par l'industrie', remarque Dal Corso. Depuis la fin officielle du projet à la fin août 2017, de nouvelles méthodes de conception pour applications à hautes températures ont été développées et sont actuellement exploitées par le partenaire industriel du projet Vesuvius. L'entreprise belge utilise l'expertise collaborative pour améliorer la sécurité, réduire les déchets de matériaux et d'énergie et réduire la pollution environnementale dans les processus de fabrication. 'Les résultats du projet permettront également à Vesuvius d'implémenter des processus et des technologies adéquats de manière plus durable, plus économique et plus rapide', ajoute Dal Corso.
Mots‑clés
HOTBRICKS, industrie, acier réfractaire, matériaux, déchets, Vesuvius, géomatériaux