Modélisation multi-échelle des bétons renforcés de textiles par la méthode Direct FE²

Au sein de l’École Centrale de Lyon, l’ENISE forme des ingénieurs citoyens à forte expertise technique au service de l’industrie du futur ayant vocation à devenir des cadres dirigeants. Elle accompagne les mutations de ses territoires en s’appuyant sur ses activités de recherche partenariale et d’innovation.

Son ambition stratégique est d’être une école d’ingénieurs post-bac de spécialités, actrice des mutations industrielles, sociétales et environnementales dans ses trois domaines d’excellence, qui sont le Manufacturing, l’Habitat durable et le Sensoriel. 

Avec l’intégration de l’ENISE comme école interne, un nouveau modèle de formation émerge, conjuguant l’ouverture scientifique et technologique aux grands enjeux de notre société portée par l’École Centrale de Lyon et le concept de formation spécialisée d’ingénieurs porté par l’ENISE. 

Ensemble, nous développerons nos formations, nos travaux de recherche, nos capacités d’innovation, de créativité et d’entrepreneuriat au service de nos futurs élèves ingénieurs.

Contexte

• Stage académique en laboratoire : LTDS Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes
• Site de l’ENISE : 58 Rue Jean Parot, 42100 Saint-Etienne
• Début souhaité : dès que possible (février/mars 2027) ; durée : 5-6 mois 

Motivation et objectifs

Les bétons renforcés de textiles (Textile Reinforced Concrete – TRC) sont des matériaux composites associant une matrice cimentaire à des renforts textiles, notamment en carbone. Leur comportement mécanique dépend fortement des propriétés des constituants, de l'architecture du textile et des mécanismes d'interaction fibre-matrice.

La modélisation multi-échelle constitue une approche particulièrement adaptée pour relier ces mécanismes microscopiques au comportement global d'une structure. Le stage s'intéressera à la méthode Direct FE², une formulation multi-échelle dans laquelle les échelles macroscopique et microscopique sont intégrées dans un même problème éléments finis. Cette approche repose notamment sur des contraintes multipoints et une mise à l'échelle énergétique des VER (Volumes Élémentaires Représentatifs).

Des outils Python permettant de générer automatiquement des modèles Direct FE² sous Abaqus sont disponibles et serviront de base au travail. Ils permettent notamment de coupler un modèle macroscopique avec des VER périodiques.

Travaux prévus

Le stage sera organisé autour des étapes suivantes :

• prise en main de la méthode Direct FE² et des outils Python/Abaqus existants ;
• définition des lois de comportement des différents constituants et, de l'interface textile-matrice ;
• mise en place de simulations permettant de caractériser le comportement homogénéisé du TRC ;
• intégration des VER dans des modèles structuraux par Direct FE² ;
• validation des résultats par comparaison avec des simulations homogénéisées, des modèles de référence et des résultats expérimentaux disponibles ;
• étude de l'influence de paramètres tels que la géométrie du VER, le maillage, les propriétés des constituants et l'interface fibre-matrice.

Profil recherché

• Étudiant(e) en Master 2 en génie civil, mécanique des structures, des matériaux ou mécanique numérique.
• Bonnes connaissances en mécanique des milieux continus et matériaux composites.
• Compétences en modélisation par éléments finis (Abaqus, Ansys, Code_Aster, etc).
• Aptitudes en programmation (notamment Python) sont un atout.

Encadrement

• Anicet Dansou, Maître de Conférences, LTDS, Centrale Lyon-ENISE
• Amir Si-Larbi, Professeur des universités, LTDS, Centrale Lyon-ENISE

Profil recherché

• Étudiant(e) en Master 2 en génie civil, mécanique des structures, des matériaux ou mécanique numérique.
• Bonnes connaissances en mécanique des milieux continus et matériaux composites.
• Compétences en modélisation par éléments finis (Abaqus, Ansys, Code_Aster, etc).
• Aptitudes en programmation (Python, Fortran ou C++) sont un atout.