Développement de lois de comportement pour des polymères soumis à une sollicitation combinée en traction/torsion dans le cadre de la viscoélasticité non-linéaire et des déformations finies // Development of constitutive laws for polymers subjected to comb

Ce travail de thèse s'appuie sur des campagnes expérimentales mettant en œuvre des sollicitations combinées en traction–torsion réalisées sur des polymères, couplées à des mesures de champs cinématiques obtenues par corrélation d'images 3D. Les essais seront conduits à l'aide d'une machine de traction–torsion, asservie à partir des mesures optiques issues de la corrélation d'images et effectuées dans la zone utile des éprouvettes.

L'objectif premier est de développer des lois de comportement dans le cadre de la viscoélasticité non linéaire, d'abord en petites déformations, puis en grandes déformations.

En parallèle de la modélisation, une attention particulière sera portée aux polymères semi-cristallins, pour lesquels l'évolution de la microstructure au cours de la déformation sera caractérisée. À cette fin, une machine de traction–torsion miniaturisée sera spécifiquement conçue et développée afin de réaliser des essais in situ de diffusion des rayons X aux petits et grands angles (SAXS/WAXS) sur synchrotron. La caractérisation fine des mécanismes de déformation par SAXS/WAXS permettra d'identifier et de quantifier les évolutions structurales (orientation, fragmentation, réorganisation lamellaire, endommagement) et d'élucider les phénomènes microscopiques sous-jacents intervenant dans l'établissement et l'identification des lois de comportement macroscopiques.
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This PhD research is based on experimental campaigns involving combined tension–torsion loading applied to polymers, coupled with kinematic field measurements obtained through 3D digital image correlation. The tests will be carried out using a tension–torsion testing machine, controlled via optical measurements from image correlation performed within the gauge section of the specimens.

The primary objective is to develop constitutive laws within the framework of nonlinear viscoelasticity, first under small strains and then under large strains.

In parallel with the modeling work, particular attention will be given to semicrystalline polymers, for which the evolution of the microstructure during deformation will be characterized. To this end, a miniaturized tension–torsion testing machine will be specifically designed and developed to perform in situ small- and wide-angle X-ray scattering (SAXS/WAXS) experiments at a synchrotron facility. Detailed characterization of deformation mechanisms by SAXS/WAXS will make it possible to identify and quantify structural changes (orientation, fragmentation, lamellar reorganization, damage) and to elucidate the underlying microscopic phenomena involved in establishing and identifying macroscopic constitutive laws.
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Début de la thèse : 01/09/2026

Enseignement supérieur

Université de Lorraine

608 SIMPPÉ - SCIENCES ET INGENIERIES DES MOLECULES, DES PRODUITS, DES PROCEDES ET DE L'ÉNERGIE

Diplômé d'un Master ou école d'ingénieur. Spécialisation en mécanique des matériaux ou en physique des matériaux Goût et aptitude pour le travail expérimental : essais instrumentés. Compétences en programmation et en analyse numérique de données
Master's degree or engineering degree. Specialization in materials mechanics or materials physics. Interest in and aptitude for experimental work, particularly instrumented testing. Skills in programming and numerical data analysis.