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Vieillissement thermique hétérogène d’un joint élastomère

ABG-93591 Sujet de Thèse
17/09/2020 < 25 K€ brut annuel
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Pprime- Université de Poitiers
Poitiers - Nouvelle Aquitaine - France
Vieillissement thermique hétérogène d’un joint élastomère
  • Matériaux
  • Sciences de l’ingénieur
Elastomères, vieillissement, propriétés locales, indentation instrumentée, micro-structure

Description du sujet

Le projet de cette thèse s’inscrit dans le cadre d’une collaboration établie entre deux équipes du laboratoire Institut Pprime, implantées à l’ISAE-ENSMA et à l’Université de Poitiers et spécialisées en mécanique des matériaux et du contact, une équipe du laboratoire Gabriel LaMé, implantée à PolyTech Tours et spécialisée en mécanique des matériaux (et plus spécifiquement dans les élastomères) et des procédés, et le CEA Le Ripault, un pôle de compétences unique pour l’étude et la conception des nouveaux matériaux. Le sujet de cette thèse est issu d’une problématique industrielle proposée par le CEA et soutenu par le Laboratoire d’Excellence Labex INTERACTIFS, un programme de recherche pluridisciplinaire qui s’appuie sur l’Institut Pprime et le positionne comme un centre référence sur le thème des couplages fluides – matériaux aux interfaces.
L’objectif de la thèse est d’étudier le vieillissement thermique asymétrique d’un joint élastomère confiné entre un matériau métallique et un polymère. Ces joints élastomères de type RTV, vulcanisés à froid, chargés et quasi-incompressibles, sont injectés pour combler les jeux entre les matériaux polymères et leurs enveloppes métalliques. Sujet aux variations de température et de contrainte locales introduites par les interfaces avec deux matériaux distincts, l’élastomère est susceptible de subir des transformations physico-chimiques qui se traduisent par le changement des propriétés mécaniques locales. Cette étude impose l’utilisation d’un large éventail de techniques expérimentales de caractérisations morphologique, physico-chimique et mécanique. Des techniques comme la tomographie à rayons X, l’AFM-méca et/ou la microscopie électronique et optique seront utilisées pour la caractérisation morphologique. Les propriétés mécaniques locales seront sondées par nanoindentation, une technique innovante pour ce genre des matériaux. Une dernière partie sera consacrée à l’étude de vieillissement thermomécanique tout en suivant le vieillissement du point de vue physico-chimique (MEB, IR, RMN). Les temps d’utilisation se comptant en dizaine d’années, le vieillissement en laboratoire sera accéléré. Les conditions d’accélération de vieillissement seront étudiées et validées par la comparaison de l’état de la matière avec les pièces vieillies dans les conditions réelles. Dans ce cadre, les propriétés mécaniques (viscoélastiques) locales seront investiguées sur des plages de temps pouvant être atteintes dans les laboratoires de recherche. Afin de prédire le comportement local des RTV sur une large gamme de temps à partir des expériences menées à différentes températures, le principe empirique d’équivalence temps-température sera utilisé.
La thèse sera majoritairement menée à l’Institut Pprime à Poitiers et le(la) doctorant(e) sera inscrit(e) à l’ISAE-ENSMA. Des sessions sur les sites tourangeaux du LaMé via sa plateforme scientifique et technologique sur les élastomères (CERMEL) et le site du CEA le Ripault sont aussi prévues. Dans le cadre de cette thèse, l’interaction avec le monde industriel sera un élément important. Au cours de la thèse, l’étudiant(e) sera amené(e) à présenter ses travaux dans des conférences internationales et devra produire au moins un article dans une revue scientifique en anglais.
 

Prise de fonction :

04/01/2021

Nature du financement

Financement public/privé

Précisions sur le financement

Présentation établissement et labo d'accueil

Pprime- Université de Poitiers

Ce sujet de thèse est le fruit d’une collaboration entre le deux équipes du laboratoire Institut Pprime (Endommagement et Durabilité localisé à l’ISAE-ENSMA et Surface-Interface et Matériaux Sous Contrainte localisé à l’Université de Poitiers), le Laboratoire Mécanique Gabriel LaMé (LaMé) via la plateforme scientifique et technologique sur les élastomères (CERMEL) et le CEA DAM Le Ripault. L’étudiant aura ainsi accès aux moyens expérimentaux de ces entités, et sera en contact avec leurs équipes spécialisées dans des domaines scientifiques de pointe. Les listes d’équipement sont disponibles sur les sites web de laboratoires d’accueil correspondants. Le(a) doctorant(e) sera basé(e) à Poitiers dans les locaux de l’ISAE-ENSMA et sera amené(e) à faire plusieurs courtes séjours à Tours au cours de la thèse.

Intitulé du doctorat

Doctorat de Génie Mécanique

Pays d'obtention du doctorat

France

Etablissement délivrant le doctorat

Université de Poitiers

Ecole doctorale

SIMME

Profil du candidat

L’étudiant recherché doit avoir validé un Master de Recherche ou avoir un diplôme d’Ingénieur, idéalement en mécanique des matériaux. Une connaissance des matériaux élastomères au sens de la science des matériaux et de leur comportement mécanique serait un avantage. Une bonne connaissance des concepts liés à la formulation des élastomères serait aussi un atout. Enfin, un très bon niveau d’anglais est nécessaire (TOEIC > 800).

Date limite de candidature

02/11/2020
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