Thèse Cifre sur la Modélisation Mésoscopique Semi-Continue du Comportement Mécanique de Composites H/F

Dans le cadre des différents projets de recherche et développement du Groupe SAFRAN, au sein de l'entité SAFRAN Tech, la plateforme SAFRAN Composites est dédiée au développement, à la maturation des technologies composites à matrice organique pour application à des pièces structurales, ainsi qu'à la préparation de leur industrialisation dans le respect d'objectifs technico-économiques ambitieux.

Au sein de son pôle « Conception & Développement », SAFRAN Composites est à la recherche d'un(e) doctorant(e) CIFRE concernant la modélisation mésoscopique semi-continue du comportement mécanique de composites RTM tissés 3D.

Afin de consolider la maîtrise de la technologie des composites RTM tissés 3D du groupe SAFRAN sur les actuels (LEAP) et les futurs moteurs d'avion, il est essentiel de progresser dans la modélisation du comportement de l'endommagement et de la rupture sous sollicitation d'impact haute énergie (Ingestion Oiseau sur Aubes Fan, Carter de Rétention). Pour y contribuer, il est nécessaire de mieux comprendre les influences reliant la définition et l'architecture de ces composites aux échelles microscopiques et mesoscopiques du matériau - y compris le couplage du comportement des fibres et de la résine - avec les performances de résistance à l'échelle macroscopiques des structures (Aubes, Carter). L'objectif principal de la thèse est donc de mettre en place une modélisation originale dite « mésoscopique semi-continue » du composite tissé 3D permettant :

• De tenir compte des paramètres géométriques caractéristiques des architectures de renforts tissés 3D et des comportements mécaniques des torons et de la résine ;
• De représenter les différents mécanismes d'endommagement et de rupture, c'est-à-dire en différenciant les fissurations matricielles et la rupture des torons ;
• De représenter les principaux modes de sollicitations élémentaires sur éprouvettes, à savoir traction, compression, flexion et cisaillement - avec ou sans entailles - puis de valider les prévisions numériques avec des résultats expérimentaux obtenus sur des pièces technologiques représentatives des applications.

Le(a) doctorant(e) aura pour missions principales de :

• Dresser un état de l'art exhaustif de travaux similaires et connexes ;
• Mettre en place la stratégie de modélisation mésoscopique semi-continue appliquée aux composites tissés 3D, en particulier l'implantation dans un code éléments finis ;
• Identifier et formaliser les mécanismes et les scénarios d'endommagement à modéliser ;
• Modéliser et comprendre les phénomènes observés expérimentalement à partir des simulations par éléments finis ;
• Mettre en place des essais mécaniques adaptés pour identifier et valider les modélisations (dialogue calcul / essais) ;
• Assurer une communication interne (réunion d'avancement, rapport) et externe (congrès, séminaire) sur les travaux de la thèse, dans le respect des règles de confidentialité.

Le(a) candidat(e) aura suivi une formation au niveau Bac +5 (école d'ingénieur ou master recherche), avec de solides connaissances en mécanique des matériaux et des structures et un goût prononcé pour l'analyse expérimentale et la simulation numérique.

Les compétences suivantes sont indispensables :

• Connaissance des matériaux composites à matrice organique (procédé et mécanique)
• Connaissances en mécanique de la rupture
• Connaissances du calcul mécanique par éléments finis
• Capacité de synthèse et d'exploitation / interprétation des données expérimentales
• Autonomie et rigueur dans l'exécution de ses activités
• Capacité de communication, notamment avec différents intervenants et différents métiers (physico-chimie, matériaux, procédés, mécanique)
• Niveau d'anglais courant

Les compétences suivantes seront fortement appréciées :

• Simulation par Eléments Finis
• Utilisation de lois de comportement matériaux non-linéaire (plasticité, endommagement)
• Réalisation d'essais mécaniques sur matériaux composites (ou autres matériaux)
• Expérience de corrélation essai-calcul