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DMA virtuelle et expérimentale, caractérisation mécanique de matériaux hétérogènes visco-élastiques

ABG-105624 Thesis topic
2022-05-16 Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)
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Julien Boisse
VANDOEUVRE-lès-NANCY - Grand Est - France
DMA virtuelle et expérimentale, caractérisation mécanique de matériaux hétérogènes visco-élastiques
  • Engineering sciences
  • Digital

Topic description

CONTEXTE : La DMA expérimentale ou Analyse Mécanique Dynamique consiste à procéder à un essai mécanique avec sollicitation fréquentielle en traction-compression ou en torsion sur un matériau afin d’en caractériser ses modules viscoélastiques en fonction de la fréquence et de la température. L’Equipe de Recherche « Rhéologie Solide des matériaux nano/micro-structurés » a développé récemment l’outil « CraFT Virtual DMA » [1] permettant de simuler une expérience DMA sur une microstructure générée artificiellement et/ou issue d’imagerie de microstructures à l’aide des méthodes de résolution mécanique FFT. La récente acquisition d’une machine de DMA couvrant une large gamme de fréquences expérimentales vient compléter l’outil « CraFT Virtual DMA » pour renforcer l’expertise en caractérisation mécanique des matériaux viscoélastiques étudiés par l’équipe : polymères semi-cristallin, composites à matrice polymères ou vitrimères.

DEVELOPPEMENT DU SUJET :
Parmi les objectifs de l’étude proposée, il s’agirait dans un premier temps de mettre en confrontation, sur des composites modèles, les résultats issus de la DMA virtuelle et de l’expérimentation réelle. Cette étape est indispensable pour cerner les difficultés inhérentes respectivement à l’idéalisation du matériau et aux biais métrologiques (inerties aux fréquences élevées, dérives aux fréquences basses, sollicitations non idéales…). Elle est fondamentale pour mettre à l’épreuve le concept de fonction de transfert en viscoélasticité linéaire et donc la possibilité d’obtenir une caractérisation parfaite du matériau par dispositif DMA alors qu’il ne s’agit toujours aujourd’hui que d’un outil expérimental qui reste globalement qualitatif, pour étudier la physique des transformations microstructurales. Le second objectif est de développer le code de DMA virtuelle pour prendre en compte les aspects de fonctionnalisation des renforts, présents dans tous les composites élaborés industriellement. Il s’agirait là aussi de comprendre la nature des écarts qui pourraient être rencontrés sur des composites élaborés de manière contrôlée, entre le simulateur et l’expérience réelle. Enfin un objectif serait de fabriquer une base de données des comportements fréquentiels des modules conservatifs et dissipatifs de toute une gamme de matériaux composites à matrice viscoélastique (différentes fractions volumiques, différentes géométries des renforts, différentes propriétés mécaniques des phases en présence…) afin d’identifier de grandes classes de comportements, tester des modèles d’homogénéisation plus robustes et génériques (modèles à Dérivées Fractionnaires), et tester l’hypothèse que l’intelligence artificielle appliquée à cette base de données puisse conduire à identifier les microstructures sous-jacentes à des matériaux homogènes à l’échelle micrométrique mais hétérogènes aux échelles submicrométriques (polymères semi-cristallins par exemple).

 

Starting date

2022-10-01

Funding category

Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)

Funding further details

financement ministériel acquis

Presentation of host institution and host laboratory

Julien Boisse

Unité Mixte de Recherche de l’Université de Lorraine et du CNRS, le LEMTA (Laboratoire Énergies et Mécanique Théorique et Appliquée, UMR 7563), concentre ses recherches autour de la Mécanique et de l’Energie et compte parmi les 5 laboratoires de la Fédération de Recherche Jacques Villermaux pour la Mécanique, l’Energie et les Procédés. Organisé en trois groupes de recherche et une opération scientifique transverse sur l’IRM, le Laboratoire contribue à créer des connaissances nouvelles dans le domaine des sciences pour l’ingénieur. Ces recherches sont mises en œuvre par près de 75 chercheurs et enseignants-chercheurs, 30 personnels administratifs et techniques répartis dans des services communs d’appui à la recherche (finances & administration, conception et fabrication mécanique, électronique & instrumentation, logistique et projets, informatique & calcul) et environ 60 doctorants et post-doctorants. 

PhD title

DMA virtuelle et expérimentale, caractérisation mécanique de matériaux hétérogènes visco-élastiques

Country where you obtained your PhD

France

Institution awarding doctoral degree

Université de Lorraine

Graduate school

Énergie Mécanique Matériaux (EMMA)

Candidate's profile

Le candidat doit avoir développé pendant ses études supérieures des compétences fortes dans le domaine de la mécanique et rhéologie des milieux continus avec une composante non-négligeable de calcul scientifique et langages de programmation. Une compétence en calcul de structure (EF), machine learning (IA)ou en mécanique expérimentale pourra être bien appréciée.

2022-06-30
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