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Doctorant·e en mécanique des matériaux architecturés H/F

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Informations générales

Référence : UMR8006-JUSDIR-001
Lieu de travail : PARIS 13
Date de publication : mercredi 12 juin 2019
Nom du responsable scientifique : Justin Dirrenberger
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 septembre 2019
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Les matériaux architecturés [1] sont une classe émergente de matériaux avancés, étendant le champ des possibles en termes de propriétés fonctionnelles. Le terme matériaux architecturés comprend tout matériau hétérogène ayant des propriétés spécifiques améliorées du fait d'une conception morphologique et topologique intelligemment prédéfinie. La fabrication additive et les traitements laser localisés apparaissent comme des candidats naturels pour le développement de tels matériaux [2].

Dans le cadre d'un projet de recherche portant sur le développement de matériaux métalliques architecturés par optimisation topologique et traitement laser localisé, on se propose d'étudier les possibilités offertes par ces deux technologies. Le traitement thermique laser localisé de tôles d'aciers sera d'abord considéré dans le but de contrôler l'anisotropie élastique et plastique, puis d'améliorer la durée de vie en fatigue par comparaison avec le même matériau non-traité. Quand ils sont bien contrôlés, les procédés laser peuvent générer de façon déterministe des altérations topographiques, mécaniques ou métallurgiques, de façon graduée ou homogène, en surface ou en volume, en fonction des paramètres du laser (puissance, vitesse) et de la configuration de traitement.

On s'intéressera à l'architecturation de tôles d'alliages d'aciers à haute limite d'élasticité. L'industrie automobile exige des épaisseurs de tôles toujours plus fines dans un but d'allégement des structures, ce qui engendre un développement d'aciers DP de plus en plus résistants mais aussi difficiles à emboutir. Un traitement laser localisé va entrainer une diffusion rapide du carbone, ceci ayant pour conséquence de nous permettre d'ajuster localement le compromis entre limite élastique et ductilité. L'approche développée permettrait d'améliorer la formabilité des tôles métalliques mise en forme par déformation plastique, notamment pour le cas de l'emboutissage, en adoucissant le matériau seulement où cela est nécessaire. Par ailleurs, des motifs optimisés pourraient améliorer le comportement mécanique à la fatigue et à la rupture des tôles en induisant un émoussement contrôlé des fissures, et en ajoutant une contribution liée à la dissipation plastique dans l'énergie totale effective à la rupture du matériau architecturé [3].

Le travail de thèse portera principalement sur la modélisation et la simulation numérique des tôles architecturées par méthode des éléments finis (code Z-Set), l'étude expérimentale des paramètres du procédé d'architecturation laser, et la caractérisation microstructurale et mécanique des matériaux architecturés.

Mots-clés: matériaux architecturés, mécanique des matériaux, analyse éléments finis, métallurgie, procédés laser.

Références:
[1] O. Bouaziz, Y. Bréchet, J. D. Embury, Adv. Eng. Mater., 10(1-2), pp. 24-36, 2008.
[2] B. Chéhab, H. Zurob, D. Embury, O. Bouaziz and Y. Bréchet, Adv. Eng. Mater., 11(12), pp. 992-999, 2009.
[3] P. Lapouge, J. Dirrenberger, F. Coste and M. Schneider, Mater. Sci. Eng. A., 752, pp. 128-135, 2019.

Contexte de travail

Laboratoire PIMM, Arts et Métiers-ParisTech, Cnam, CNRS, 151 bd de l'Hôpital, 75013 Paris, France.

Formation initiale: science des matériaux, génie mécanique, physique, ou tout autre champ pertinent.

Informations complémentaires

Projet ANR SCOLASTIC : https://anr.fr/Projet-ANR-16-CE08-0009

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