L’objectif de cet axe est d’élaborer, par des méthodes numériques performantes, une relation entre la structure des matériaux et leurs propriétés effectives macroscopiques, en particulier thermiques et mécaniques, en définissant un continuum d’échelles d’hétérogénéités (de l’échelle atomique à la microstructure des matériaux architecturés). Cela s’applique à une large gamme de matériaux (denses, poreux, composites) pour des applications variées.

Différentes modèles sont développés pour caractériser le comportement homogène d’un matériau structuré : l’homogénéisation numérique sur matériaux cellulaires non périodiques par EF pour les propriétés mécaniques et par méthode de Monte-Carlo pour les propriétés thermiques ; la méthode de Coarse Graining pour explorer l’endommagement des matériaux architecturés ; la dynamique moléculaire pour caractériser le comportement du verre de silice amorphe, en particulier son endommagement et ses propriétés thermiques.

Cet axe s’intéresse également à l’élaboration de microstructures répondant à une exigence de performance donnée, par optimisation topologique multi-échelle.