Missions

Développer une modélisation numérique par éléments finis du couplage thermo-mécanique du procédé de compactage à rouleaux de matériaux granulaires dans l’environnement Abaqus/Explicit.

Activités

Le compactage à rouleaux est un procédé de mise en forme à froid de matériaux granulaires, utilisé dans l’industrie pharmaceutique pour agglomérer des particules fines et leur donner des propriétés fonctionnelles comme la fluidité et l’homogénéité. Dans ce procédé, quasi-statique en dehors des phases de démarrage et d’arrêt, le matériau subit de grandes déformations plastiques et des frottements outillage-matériau, ce qui génère une augmentation de température dans le produit. Des mesures en ligne par caméra infra-rouge [1] ont montrées une augmentation de la température qui peut impacter le comportement mécanique (fonction d’écoulement) et physico-chimique (dégradations thérapeutiques) des formulations pharmaceutiques.
Le centre RAPSODEE a développé des modélisations en 3D de la mise en forme de matériaux granulaires (partie mécanique). Les simulations numériques du problème aux limites sont réalisées par la méthode des éléments finis dans l’environnement Abaqus/Explicit en utilisant une formulation Lagrangienne-Eulerienne Arbitraire (ALE) [2] dans laquelle le matériau est décrit comme domaine Lagrangien et une formulation Eulerienne-Lagrangienne-couplée (CEL) [3] où le matériau est décrit comme domaine Eulerien [3].
L’objectif du post-doctorat est d’enrichir la modélisation existante par un modèle thermique (couplage thermomécanique du procédé). Plus précisément, il s’agit dans ce projet de :
• Enrichir la modélisation mécanique par le couplage faible de la thermique à la mécanique avec une prise en compte des propriétés thermiques variables avec la porosité,
• Comparer les prévisions numériques des deux formulations aux mesures thermiques [1,4]
• Evaluer la pertinence et l’efficacité numérique des deux formulations
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[1] Raphael Wiedey, Peter Kleinebudde, Infrared thermography — A new approach for in-line density measurement of ribbons produced from roll compaction, Powder Technology, Vol. 337 (2018), pp. 17-24
[2] Alon Mazor, Lucia Perez-Gandarillas, Alain de Ryck, Abderrahim Michrafy, Effect of roll compactor sealing system designs: A finite element analysis, Powder Technology, 289 (2016), pp. 21-30.
[3] Thèse A. Mazor, soutenue en 2016
[4] Thèse de S. Uniyal, soutenue en 2021

Compétences

- Doctorat en mécanique numérique avec idéalement des connaissances de modèles en plasticité et en thermique (expérience moins de 2 ans après le doctorat),
- Expérience dans l’utilisation de Abaqus/Explicit et en programmation (FORTRAN) pour l’écriture de procédure externe dans Abaqus ( fortement recommandée)
- Autonomie et capacité d’apprentissage de nouvelles techniques numériques
- Un niveau d’anglais suffisant pour la communication scientifique écrite et orale est demandé.

Contexte de travail

La personne recrutée travaillera au sein du groupe SD2P (Solides Divisés, Procédés et Produits) du centre RAPSODEE de l'IMT Mines Albi. Ce groupe développe des outils de modélisations de différents procédés en se basant sur la méthode des éléments discrets (DEM), la méthode des éléments finis (FEM) et leur couplage. L'encadrement sera assuré par deux enseignants chercheurs et un ingénieur de recherche CNRS. Le ou la candidat(e) aura à enrichir les modélisations numériques existantes (partie mécanique) par une modélisation thermique du procédé. Des moyens informatiques et de calcul seront mis à la disposition de la personne recrutée.

Contraintes et risques

Pas de risque particulier à part le travail sur écran et la position assise.