These PSA J RENARD

PROPOSITION DE SUJET DE THESE 2013/2016*
AU CENTRE DES MATERIAUX
DE L’ECOLE DES MINES DE PARIS
TITRE
En français : Modélisation du comportement au choc jusqu’à rupture de
composites thermoplastiques à fibres continues.
En anglais : Modelling of the crash behaviour and rupture of continues
fibers reinforced thermoplastic composites.
:
Mots clés
en français : composite, comportement au crash, mécanique des milieux
continus, simulation numérique
en anglais : composite, crash behaviour, continuum mechanics,
numerical simulation
Directeur(s) de thèse : J RENARD
Présentation détaillée
En français
Le Centre des Matériaux situé à Evry (35 km au sud de Paris) est un laboratoire
associé au CNRS (UMR 7633) emploie environ 181 personnes dont 38 enseignantschercheurs, 38 ITA, 82 doctorants et 10 post-doctorants. Les recherches concernent
l’élaboration, la caractérisation microstructurale, les études expérimentales du
comportement des matériaux, la modélisation et la simulation numérique. Elles sont
réalisées en étroite collaboration contractuelle avec des partenaires industriels.
Ce travail à forte composante calcul, modélisation se partage entre 40 %
expérimental et 60% essais. Le sujet porte sur la modélisation du comportement
mécanique de matériaux composites utilisés dans un contexte aéronautique. On
s’intéressera d’abord à un composite à matrice PEI chargé de fibres de carbone dans
une perspective d’aboutir à la simulation numérique de structure élaborée avec ce
même matériau. Compte tenu des applications industrielles visées, ce travail
s’étendra à une gamme de température allant de températures négatives à des
températures proches des températures proches de celles des transitions vitreuses
des matériaux étudiés.
L’allègement des structures est un enjeu fort pour le groupe PSA. Pour atteindre les
objectifs de réduction de masse, des conceptions en rupture doivent être proposées.
Aussi, l’introduction des matériaux composites au sein de la superstructure est en
cours d’évaluation. Pour accompagner ces changements, les outils et les méthodes
de dimensionnement doivent évoluer. L’objectif est donc ici de développer une
méthode de modélisation macroscopique (découplée) capable de reproduire le
comportement anisotrope des matériaux _ induit par le procédé de mise en forme_ et
les phénomènes d’endommagement et de rupture sous sollicitations de crash.
Ce travail se décompose en plusieurs phases :
Dans un premier temps il s’agit d’observer, d’analyser et de comprendre les
mécanismes d’endommagement et de rupture qui s’opèrent dans les matériaux à
différents niveaux d’échelle sous sollicitation de crash. Les interactions entre les
chargements locaux et la microstructure devront être particulièrement documentés.
Dans une deuxième phase, sur la base des résultats exploratoires précédents, une
méthode de modélisation sera proposée pour décrire les principaux phénomènes
ruinant. Par méthode, il faut comprendre développement d’une loi de comportement
en cohérence avec le choix ou le développement d’un élément spécial si nécessaire.
Cette méthode sera implantée dans un code banc d’essai (à définir).
Dans une troisième phase, il faudra proposer des méthodes de caractérisation et
d’identification des différents paramètres de cette loi de comportement et définir les
méthodes de mise en données et de post traitement (en adéquation avec le procédé
de mise en forme).
Dans une quatrième phase il faudra établir la pertinence du modèle sur la base de
corrélations essais / calculs sur sous-systèmes et / ou pièces réelles.
En anglais
The Centre des Matériaux located in Evry (35km south of Paris) is a laboratory
associated with the CNRS, employing around 181 people including 38 researchers,
38 technicians, 82 PhD students and 10 Post-Doctoral researchers. Research
concerns materials processing and surface modification, the microstructural
characterization and experimental study of the behaviour of materials. These studies
are carried out in close contractual collaboration with industrial partners.
The lightening of the structures is a strong challenge for PSA group. To achieve the
reduction objectives of mass, new designs must be proposed. In that field, the use of
composite materials for body and white parts is evaluating. To make these changes
possible, the numerical tools and the design methods must evolve. The aim of this
study is to develop a method of macroscopic modeling (uncoupled) able to reproduce
the anisotropic behavior of the materials _induced by the manufacturing process _
and the phenomena of damage and failure under crash solicitation (high speed
stress).
This work can be divided into several phases: In a first one, the aim is to observe,
analyze and understand the failure and damage mechanisms which take place in
materials at various levels of scale under high speed stress. The interactions between
the local loadings and the microstructure will have to be particularly documented.
In a second phase, according to the previous results, a method of modeling has to be
proposed to describe the principal damage phenomena, by developing a mechanical
behavior law in accordance with the choice or the development of a special element if
necessary. This method has to be programmed in a numerical code (to be defined).
In a third phase, the methods of characterization and identification of the law
parameters have to be described and the rules of pre and post treatment of the
simulation have to be established (in adequacy with the manufacturing process).
In a fourth phase, the accuracy of the behavior law has to be validated by comparison
of simulation and physical test results on subsystems and/or real parts.
Résultats attendus : modèle de comportement
Méthode : mécanique des milieux continus
Conditions restrictives sur les candidatures : mécaniciens + numérique
Financement doctorant : contrat industriel
Expérience souhaitée / profil : Mécanique + simulation numérique
RELATIONS CONTRACTUELLES : PSA
Le dossier de candidature comportant :
un curriculum vitae détaillé
une lettre de motivation
relevés de notes
lettres de recommandations et les noms, les coordonnées d’au moins
deux personnes pouvant être contactées pour recommandation
est à faire parvenir au Centre des Matériaux de l’Ecole des Mines de Paris,
B.P. 87 – 91003 EVRY CEDEX à l’attention du Service recrutement ou par
mail à : [email protected]
Applicants should supply the following :
-
a detailed resume
a covering letter explaining the applicant’s motivation for the position
detailed exam results
two references : the name and contact details of at least two people
who could be contacted to provide an appreciation of the candidate
to be sent to Centre des Matériaux de l’Ecole des Mines de Paris, B.P. 87 –
91003 EVRY CEDEX, to the attention of recruitment department, and/or by email : [email protected]
*sous réserve de l’acceptation du financement