Post-doctorant(e) en Étude de l’endommagement et de la tenue en fatigue d’un matériau composite à matrice acrylique CDD 18 mois à IMT Nord Europe

Unité : CERI MP

Responsable hiérarchique : Mahfoud BENZERZOUR

Responsable fonctionnel : Dmytro VASIUKOV

Catégorie : Offre de post-doctorat

Nature de l’emploi : CDD

Lieu de travail : Campus de Douai, Site Douai Centre de recherche, IMT Nord Europe Centre de recherche 764, Boulevard Lahure 59508 Douai

Contexte :

École sous tutelle du ministère de l’économie, des finances et de la souveraineté industrielle et numérique, IMT Nord Europe est née en 2017 de la fusion de Télécom Lille et de l’École des Mines de Douai. Elle compte aujourd’hui parmi les plus Grandes Écoles d’ingénieurs au Nord de Paris avec plus 2200 élèves, dont un quart d’apprentis, plus de 600 diplômés par an et un réseau de 15 000 diplômés. Elle fait partie de l’Institut Mines Télécom, premier groupe public de Grandes Écoles d’ingénieurs et de management de France, et est partenaire de l’université de Lille.

IMT Nord Europe a 3 missions principales : former des ingénieurs responsables aptes à résoudre les grandes problématiques du XXIème siècle ; mener des recherches débouchant sur des innovations à haute valeur ajoutée ; soutenir le développement des territoires notamment en facilitant l’innovation et les créations d’entreprises. Son objectif est de former les ingénieurs de demain, maîtrisant à la fois les technologies numériques et les savoir-faire industriels. Idéalement située au carrefour de l’Europe, à 1 heure de Paris, 30 minutes de Bruxelles et 1H30 de Londres, IMT Nord Europe a l’ambition de devenir un acteur majeur des grandes transformations industrielles, numériques et environnementales du XXIème siècle en combinant, tant dans ses enseignements et que dans sa recherche, les sciences de l’ingénieur et les technologies du digital.

Localisée sur 2 sites principaux d’enseignement et de recherche, à Lille et à Douai, IMT Nord Europe s’appuie sur plus de 20 000 m² de laboratoire pour développer un enseignement de haut niveau et une recherche d’excellence dans les trois domaines « Systèmes Numériques », « Energie Environnement » et « Matériaux et Procédés ».

Pour plus de détails, consulter le site internet de l’École : www.imt-nord-europe.fr

Le Centre d’Enseignement, de Recherche et d’Innovation Matériaux et Procédés (CERI MP) est l’un des trois grands centres de recherche d’IMT Nord Europe, situé principalement sur le campus de Douai. Il mène des activités de recherche, d’enseignement et d’innovation dans le domaine des matériaux, des procédés industriels et de l’économie circulaire.

Ces travaux s’inscrivent dans le cadre du projet AVICAR « Aviation du futur » qui associe différentes équipes de l’IMT.

Missions :

Ces travaux de postdoctorat s’inscrivent dans une dynamique de recherche, dans le programme de recherche AVICAR / CARNOT MINES, visant à mieux comprendre et prédire le comportement en fatigue des composites thermoplastiques, en particulier dans le cadre d’applications structurales aéronautiques fortement sollicitées en fatigue. Ils s’appuient sur les compétences complémentaires des équipes de groupe de l’IMT (Nord Europe, Ales, Albi, Saint-Etienne), ainsi que sur les résultats expérimentaux et numériques issus de projets collaboratifs antérieurs.

L’étude du comportement en fatigue des composites thermoplastiques demeure un enjeu scientifique majeur en raison de la complexité des mécanismes d’endommagement multi-échelles mis en jeu. Les approches disponibles dans la littérature permettent de décrire partiellement l’évolution de la fissuration et la dégradation des propriétés mécaniques sous chargements cycliques. Toutefois, ces modèles reposent souvent sur des hypothèses simplificatrices concernant l’homogénéité des matériaux, la représentation des interfaces, ou encore la cinétique de propagation des dommages.

L’état de l’art met en évidence l’influence déterminante de plusieurs paramètres sur les performances en fatigue des composites thermoplastiques : propriétés de la matrice et des interfaces fibre/matrice, défauts induits lors de la fabrication (porosités, ondulations de fibres, poches de résine etc.), architecture du stratifié, séquences d’empilement, ainsi que conditions de chargement thermomécanique.

L’objectif principal du postdoctorat est d’établir des corrélations entre l’évolution des mécanismes d’endommagement en fatigue, les hétérogénéités microstructurales et la dégradation des propriétés mécaniques des composites thermoplastiques. Une attention particulière sera portée aux approches d’investigation basées sur l’imagerie afin de suivre et quantifier l’initiation et la propagation des dommages à différentes échelles.

Le/la postdoctorant(e) aura pour mission de :

• développer des approches expérimentales et numériques dédiées à l’analyse du comportement en fatigue des composites thermoplastiques ;

• étudier les mécanismes d’endommagement multi-échelles (fissuration matricielle, décohésion interfaciale, délaminage, rupture de fibres) sous chargements cycliques ;

• exploiter des techniques avancées d’imagerie (tomographie RX, microscopie, corrélation d’images, analyses in situ) pour caractériser l’évolution des dommages ;

• analyser l’influence des défauts de fabrication (porosités, ondulations de plis, poches de résine) sur les performances mécaniques et la durée de vie en fatigue ;

• développer des modèles numériques image-based représentant les microstructures réelles des matériaux composites ;

• intégrer les effets des contraintes résiduelles thermiques et des couplages thermomécaniques dans les simulations ;

• confronter les résultats expérimentaux et numériques dans une démarche intégrée essais/calculs afin d’améliorer la compréhension et la prédiction du comportement en fatigue des composites thermoplastiques.

Activités :

−         Exploitation des données expérimentales issues des techniques d’imagerie avancées (microscopies 2D/3D, microtomographie RX, corrélation d’images, analyses in situ) pour la reconstruction numérique des microstructures et la caractérisation de leurs hétérogénéités (distribution des fibres, variations d’épaisseur des plis, porosités, défauts géométriques, zones riches en résine, etc.).

−         Mise en œuvre d’approches de reconstruction paramétriques et/ou basées sur la segmentation d’images pour générer des cellules représentatives à différentes échelles des composites stratifiés (micro-, méso- et macro-échelles).

−         Étude expérimentale et numérique des mécanismes d’endommagement en fatigue des composites thermoplastiques, incluant la fissuration matricielle, la décohésion fibre/matrice, le délaminage et la rupture de fibres sous chargements cycliques.

−         Développement de modèles numériques multi-échelles basés sur des méthodes de champs de phase dédiés à la simulation de l’amorçage, de la propagation et de l’interaction des fissures.

−         Analyse de l’influence des défauts de fabrication (porosités, ondulations de plis, poches de résine) sur les performances mécaniques et la durée de vie en fatigue.

−         Validation et confrontation des résultats numériques aux observations expérimentales dans une démarche intégrée essais/calculs.

Profil du candidat : (Prérequis/ Diplôme)

Le candidat doit être titulaire d’un Doctorat en mécanique. Il devra disposer de solides compétences en mécanique expérimentale et modélisation. Une expérience en développement numérique (Python/C++ ou codes de calcul par éléments finis) ainsi qu’en simulations thermomécaniques sera appréciée.

Savoir-être

Savoir faire

Connaissances

·  Rigueur scientifique et sens de l’analyse

·  Autonomie dans la conduite de travaux de recherche

·  Capacité à travailler en équipe pluridisciplinaire et en environnement collaboratif

·  Modéliser des lois de comportement des matériaux

·  Maîtrise de méthode éléments finis

·  Développer et exploiter des codes de simulation (Python, C++ ou environnements EF)

·  Méthodes numériques en mécanique des solides

·  Comportement thermomécanique modélisation des matériaux composites