Centre de Mise en Forme des Matériaux (MINES ParisTech

Centre de Mise en Forme des Matériaux
(MINES ParisTech – CEMEF, Sophia-Antipolis)
http://www.cemef.mines-paristech.fr/
Thèse au CEMEF 2013 - 1 : «Etude micro et nanostructurale des défaillances d’architectures
microélectroniques pour le spatial.»
Présentation du laboratoire d’accueil :
Le CEMEF est un centre de recherche de MINES ParisTech, associé au CNRS, de renommée internationale,
situé à Sophia Antipolis (Alpes-Maritimes). Ses 9 équipes pluridisciplinaires étudient la mise en forme des
matériaux, principalement les métaux et les polymères et bio-polymères, en associant physique, physico-chimie,
mécanique, thermique et simulation numérique. Le CEMEF comprend plus de 160 personnes dont 65 doctorants.
Tous ces projets sont détaillés sur : http://www.cemef.mines-paristech.fr/sections/formations/doctorats/pourpostuler
Contexte et Objectif de la thèse :
L’objectif est de pouvoir à terme développer des composants électroniques radiofréquences (RF) et basses
fréquences (LF) non hermétiques pour les applications spatiales. Ils sont plus simples de fabrication et de
montage, mais leur structure ouverte vers l’extérieur les soumet aux agressions du milieu environnant. De ce fait,
au-delà des tests normalisés de fiabilité, il y a besoin d’une étude plus amont des mécanismes physico-chimiques
et mécaniques de dégradation des matériaux et de perte de performance, voire d’intégrité des composants :
micro-fissuration, délamination, diffusion et formation de structures dendritiques entraînant des courts-circuits...
Ces mécanismes peuvent faire intervenir contraintes résiduelles (aspects mécaniques) et gradients de
microstructures (aspects matériaux).
L’insuffisance des tests normalisés actuels provient entre autres du fait que l’accélération des tests à travers
l’augmentation de la température ne prend pas en considération la modification induite des contraintes (effet
thermomécanique), ou les changements de microstructure. Cela nous oriente vers l’étude de la relation entre le
transport de matière et le gradient de contraintes, résiduelles ou appliquées, sujet complexe mais qui sera source
de progrès. D’autres paramètres d’importance sont le passage du courant et la température (notamment pour la
diffusion atomique).
Ce sujet multiphysique fait intervenir plusieurs échelles et sera abordé selon trois axes de travail :
- Approche macroscopique de la défaillance
- Etude à l’échelle micro- et nanométrique : mécano-chimie des couches superficielles
- Vers des architectures non hermétiques
Le partenariat avec Thales Alenia Space (TAS) sera essentiel pour la définition des véhicules de test, la
réalisation des tests environnementaux permettant de valider les mécanismes et modèles proposés et de vérifier
la viabilité des solutions de composants non hermétiques issus de l’ingénierie des surfaces de puces.
Plus de détails sur : http://www.cemef.mines-paristech.fr/sections/formations/doctorats/pour-postuler/thesecemef-2013-etude4502
Pré-requis : Science des Matériaux, Microtechnologies, Mécanique
Rénumération : 24 k€ brut mensuel (embauche CNES)
Lieu de travail : CNES (Toulouse) et MINES ParisTech - CEMEF, Sophia-Antipolis (06), France
Candidature : Candidatures en ligne uniquement sur : http://www.recruitment.cemef.minesparistech.fr/phd/form1.php
Thèse au CEMEF 2013 - 2 : «Microstructure virtuelle.»
Présentation du laboratoire d’accueil :
Le CEMEF est un centre de recherche de MINES ParisTech, associé au CNRS, de renommée internationale,
situé à Sophia Antipolis (Alpes-Maritimes). Ses 9 équipes pluridisciplinaires étudient la mise en forme des
matériaux, principalement les métaux et les polymères et bio-polymères, en associant physique, physico-chimie,
mécanique, thermique et simulation numérique. Le CEMEF comprend plus de 160 personnes dont 65 doctorants.
Tous ces projets sont détaillés sur : http://www.cemef.mines-paristech.fr/sections/formations/doctorats/pourpostuler
Contexte et Objectif de la thèse :
Développement d'une plateforme et de méthodes numériques dédiées à la genèse de microstructures métalliques
polycristallines virtuelles 2D et 3D, respectant les caractéristiques de microstructures réelles et permettant la
simulation de leur évolution (déformation, recristallisation, croissance de grains, Zener pinning, SIBM…)
Plus de détails sur : http://www.cemef.mines-paristech.fr/sections/formations/doctorats/pour-postuler/thesecemef-2013
Pré-requis : numéricien, compétences en méthodes éléments finis et différences finis, des connaissances en
métallurgie seraient un plus
Rénumération : 26 k€ brut mensuel
Lieu de travail : MINES ParisTech - CEMEF, Sophia-Antipolis (06), France
Candidature : Candidatures en ligne uniquement sur : http://www.recruitment.cemef.minesparistech.fr/phd/form1.php
Thèse au CEMEF 2013 - 3 : «Etude des instabilités d’extrusion d’élastomères chargés.»
Présentation du laboratoire d’accueil :
Le CEMEF est un centre de recherche de MINES ParisTech, associé au CNRS, de renommée internationale,
situé à Sophia Antipolis (Alpes-Maritimes). Ses 9 équipes pluridisciplinaires étudient la mise en forme des
matériaux, principalement les métaux et les polymères et bio-polymères, en associant physique, physico-chimie,
mécanique, thermique et simulation numérique. Le CEMEF comprend plus de 160 personnes dont 65 doctorants.
Tous ces projets sont détaillés sur : http://www.cemef.mines-paristech.fr/sections/formations/doctorats/pourpostuler
Contexte et Objectif de la thèse :
Une des limitations au développement de nouveaux caoutchoucs est l’apparition de problèmes de mise en
œuvre industrielle. Notamment ces matériaux hybrides, composés d’élastomères et de charges silice
nanométriques, présentent des instabilités d’écoulement volumiques dans les procédés d’extrusion. Pour limiter
ou supprimer ces problèmes, il faut s’attaquer à la compréhension des causes de ces défauts, en développant des
connaissances sur la structure et les propriétés de ces nanocomposites ainsi que sur leurs liens avec l’apparition
d’instabilités à l’écoulement. Ce type d’étude existe déjà dans le domaine des thermoplastiques alors qu’il est
quasiment inexistant dans le domaine des élastomères nanochargés. L’objectif final est d’obtenir des critères
physiques multi-échelles permettant de décrire le comportement rhéologique de ces matériaux, reliés à des
paramètres de micro-structure des paramètres moléculaires, et de déterminer le lien de causalité avec l’apparition
d’instabilités volumiques dans les procédés d’extrusion.
Plus de détails sur : http://www.cemef.mines-paristech.fr/sections/formations/doctorats/pour-postuler/thesecemef-2013-etude
Pré-requis : Excellent expérimentateur, compétences en rhéologie et science des polymères
Rénumération : 26 k€ brut mensuel
Lieu de travail : MINES ParisTech - CEMEF, Sophia-Antipolis (06), France
Candidature : Candidatures en ligne uniquement sur : http://www.recruitment.cemef.minesparistech.fr/phd/form1.php
Thèse au CEMEF 2013 - 4 : «Accélération des calculs parallèles par la méthode multigrille et le
remaillage local.»
Présentation du laboratoire d’accueil :
Le CEMEF est un centre de recherche de MINES ParisTech, associé au CNRS, de renommée internationale,
situé à Sophia Antipolis (Alpes-Maritimes). Ses 9 équipes pluridisciplinaires étudient la mise en forme des
matériaux, principalement les métaux et les polymères et bio-polymères, en associant physique, physico-chimie,
mécanique, thermique et simulation numérique. Le CEMEF comprend plus de 160 personnes dont 65 doctorants.
Tous ces projets sont détaillés sur : http://www.cemef.mines-paristech.fr/sections/formations/doctorats/pourpostuler
Contexte et Objectif de la thèse :
Les temps de calcul sont le talon d’Achille de la simulation par éléments finis de nombreux problèmes de la
mécanique. Malgré l’utilisation de calculateurs parallèles et d’algorithmes de résolution les plus avancés, il n’est
pas toujours possible d’atteindre la finesse de maillage nécessaire pour résoudre les problèmes rencontrés dans
l’industrie. Ce verrou constitue un obstacle à l’utilisation du logiciel FORGE, leader mondial de la simulation
des procédés de mise en forme par forgeage.
La comparaison avec d’autres domaines de la mécanique numérique suggère qu’il existe des voies pour réduire
les temps de calcul. La plus prometteuse repose sur une approche multi niveaux. Il s’agit de la méthode
multigrille. Elle consiste à accélérer les calculs en utilisant plusieurs niveaux de maillages sur un même domaine.
En effet, les maillages grossiers propagent très rapidement les informations relatives aux basses fréquences de la
solution, alors que les maillages plus fins fournissent les corrections en provenance des fréquences plus élevées.
L’objectif de ce travail de thèse est de développer un algorithme de résolution par la méthode multigrille au sein
du logiciel FORGE s’appuyant sur la librairie mathématique PETSc. Il se place dans un contexte de calculs
parallèles sur un grand voire un très grand nombre de processeurs. On s’attend à obtenir des accélérations avec
des facteurs compris entre 2 et 5.
En continuité de cet objectif, le travail de recherche s’intéressera à l’optimisation des algorithmes de remaillage
parallèles, car l’autre verrou à la simulation par éléments finis est la génération automatique de maillages 3D.
Dans le cadre des grandes déformations rencontrées en forgeage, le remaillage intervient très fréquemment et
s’avère trop gourmand en temps de calcul. Le projet vise donc à effectuer des remaillages partiels du domaine,
seulement dans les zones déformées, pour une plus grande efficacité.
Plus de détails sur : http://www.cemef.mines-paristech.fr/sections/formations/doctorats/pour-postuler/thesecemef-2285
Pré-requis : Très bonnes connaissances en informatique, en mathématiques appliquées, avec si possible des
notions de calcul parallèle
Rénumération : 26 k€ brut mensuel
Lieu de travail : MINES ParisTech - CEMEF, Sophia-Antipolis (06), France
Candidature : Candidatures en ligne uniquement sur : http://www.recruitment.cemef.minesparistech.fr/phd/form1.php
Thèse au CEMEF 2013 - 5 : «Simulation of the effect of cooling after hot forming of titanium
alloys on the internal constraints and final geometry of parts.»
Presentation of the establishment and the laboratory of reception :
CEMEF, which stands for Centre de Mise en Forme des Matériaux, or Centre for Material Forming
[http://www.cemef.mines-paristech.fr/], is a leading research centre in the field of material forming. It was
created in 1974 and is located in the Sophia Antipolis science park, near Nice in the south of France. It is a
research laboratory of Mines ParisTech and has been associated with CNRS, the French National Science
Foundation since 1979.
CEMEF develops global approaches in material forming (polymers, bio-polymers, elastomers, metals, alloys...),
combining physics, physical chemistry, mechanics, thermics, modelling, numerical simulation (finite element
methods, meshing, fluid-structure coupling...). The scientific developments are applied to forming processes:
injection molding, extrusion, forging, machining, rolling, welding... It has about 160 people, including 70 PhD
students.
All this projects are detailed on : http://www.cemef.mines-paristech.fr/sections/formations/doctorats/pourpostuler
Context and thesis work objectives:
Within the Manufacturing Engineering department at AIRBUS Toulouse, the topic of this thesis will relate to a
simulation of the effect of cooling after hot forming of titanium alloys on the internal constraints and final
geometry of parts.
There are now software applications for heat treatment simulation which were developed for materials other
than titanium alloys. Using this as a basis, the aim is to develop a tool for simulation of part cooling after
unloading which, when joined with the existing forming simulation tools, will allow us to anticipate and control
deformations related to this unloading. The goal set is not to obtain a minimum stress state in the blank but a
stress state compatible with the minimum amount of part deformation in an overall process.
The result of this could be:
- Design rules for blanks based on the definition of a part to be produced
- A blowing procedure adapted to each different part geometry
- Optimisation of the overall cooling of the part.
The work will be supervised jointly by:
- CEMEF (Centre for material forming, MINES ParisTech laboratory), a recognised expert in the field of
simulation of physical phenomena related to the deformation of materials and which has developed simulation
codes for superplastic forming and heat treatment
- EMAC (Ecole des Mines d’Albi), a recognised expert in the field of expertise on materials related to forming
and which has already done a lot of work on problems of superplastic forming and heat transfers.
Multi-disciplinary progress meetings (tooling, programming, scheduling, quality) will be organized. In this
context, there are 4 main steps:
1) Simulation of the hot forming step
2) Analysis and comprehension of the unloading step
3) Simulation of the hot forming and unloading sequences
4) Optimisation of the hot forming and unloading sequences and recommendation
With a 5-year degree or engineering qualification in mechanics or materials, you have solid skills in metal
materials and in simulation. Knowledge of the manufacturing engineering environment would be an advantage
for this position as would proficiency in PATRAN/NASTRAN An advanced level of English and French are
expected for this position.Plus de détails sur : http://www.cemef.minesparistech.fr/sections/formations/doctorats/pour-postuler/these-cemef-2013
Prerequisites: 5-year degree or engineering qualification in materials science and engineering with solid skills in
metal materials and in simulation.
Gross annual salary: CIFRE
Lieu de travail : MINES ParisTech - CEMEF, Sophia Antipolis (06), France
and EMAC (Ecole des Mines d’Albi), Albi (81) and Airbus, Toulouse (31)
To apply: Application online only : fill in the form on line:
http://www.recruitment.cemef.mines-paristech.fr/phd/form1.php