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POURVU - Couplage thermomécanique dans la durée de vie des composants polymères/élastomères

POURVU - Couplage thermomécanique dans la durée de vie des composants polymères/élastomères

PROVIDED - Thermomechanical coupling on the lifetime of rubber components

Proposition de thèse

Spécialité

Sciences et génie des matériaux

Ecole doctorale

Ingénierie des Systèmes, Matériaux, Mécanique, Énergétique

Directeur de thèse

LAIARINANDRASANA Lucien

Co-encadrant

OVALLE-RODAS Cristian

Unité de recherche

Centre des Matériaux

Contact
Date de validité

01/10/2019

Site Webhttp://www.mat.mines-paristech.fr/Formations/Etudes-doctorales/
Mots-clés

Polymères/Elastomères, Fatigue, Fluage, Endommagement, Rupture

Rubber, Fatigue, thermomechanical coupling, Lifetime, Damage

Résumé

Le Centre des Matériaux situé actuellement à Evry (35 km au sud de Paris) est un laboratoire associé au CNRS (UMR 7633) emploie environ 200 personnes dont 30 enseignants-chercheurs, 50 ITA, 85 doctorants et 11 post-doctorants. Les recherches concernent l'élaboration, la caractérisation micro-structurale, les études expérimentales du comportement des matériaux, la modélisation et la simulation numérique. Elles sont réalisées en étroite collaboration contractuelle avec des partenaires industriels

The Centre des Matériaux located at present in Evry (35km south of Paris) is a laboratory associated with the CNRS, employing around 200 people including 30 researchers, 50 ITA, 85 PhD students and 11 Post-Doctoral researchers. Research concerns materials processing and surface modification, the micro-structural characterization and experimental study of the behaviour of materials. These studies are carried out in close contractual collaboration with industrial partners.

Contexte

La mise au point de modèles physiquement cohérents pour prédire la réponse à la fatigue des polymères/élastomères est d'une importance primordiale pour comprendre leurs mécanismes de déformation cyclique et effectuer des simulations numériques sur des composants pour améliorer la conception et la durabilité. Un nombre important de modèles de fatigue ont été développé pour être utilisés comme des outils numériques, de type ingénierie, mais découplés aux mécanismes physiques sous-jacents, puisque la réponse constitutive utilisée pour élaborer le critère est celle du matériau vierge. Le développement de critères prédictifs de fatigue très sophistiqués est associé au développement de la théorie constitutive en tenant compte des effets de couplage thermomécanique de manière cohérente physiquement. De plus, dans de nombreuses applications courantes, les polymères/élastomères sont soumis à des chargements cycliques d'une ampleur et d'une fréquence importantes qui peuvent générer une quantité importante de chaleur et, selon le taux d'évacuation de la chaleur, un changement de température important. Toutefois, pour des raisons de simplicité, l'accumulation de chaleur n'a pas été prise en compte dans les modèles prédictifs, ce qui a entraîné une surestimation de la durée de vie des composants en élastomère et l'utilisation de facteurs de sécurité importants.

Encadrement

Directeur de thèse : Lucien LAIARINANDRASANA - Centre des Matériaux
Co-Encadrant : Cristian OVALLE-RODAS - Centre des Matériaux

Profil candidat

Ingénieur et/ou Master recherche - Bon niveau de culture générale et scientifique. Bon niveau de pratique du français et de l'anglais (niveau B2 ou équivalent minimum).
Bonnes capacités d'analyse, de synthèse, d'innovation et de communication. Qualités d'adaptabilité et de créativité. Capacités pédagogiques. Motivation pour l'activité de recherche. Projet professionnel cohérent.

Pour postuler :
Envoyer votre dossier à recrutement_these@mat.mines-paristech.fr comportant
• un curriculum vitae détaillé
• une copie de la carte d'identité ou passeport
• une lettre de motivation/projet personnel
• des relevés de notes L3, M1, M2
• 2 lettres de recommandation
• les noms et les coordonnées d'au moins deux personnes pouvant être contactées pour recommandation
• une attestation de niveau d'anglais

Engineer and / or Master of Science - Good level of general and scientific culture. Good level of knowledge of French (B2 level in french is required) and English. (B2 level in english is required) Good analytical, synthesis, innovation and communication skills. Qualities of adaptability and creativity. Teaching skills. Motivation for research activity. Coherent professional project.

Applicants should supply the following :
• a detailed resume
• a copy of the identity card or passport
• a covering letter explaining the applicantÂ's motivation for the position
• detailed exam results
• two references : the name and contact details of at least two people who could be contacted
• to provide an appreciation of the candidate
• Your notes of M1, M2
• level of English equivalent TOEIC
to be sent to recrutement_these@mat.mines-paristech.fr

Résultat attendu

Données expérimentales à deux échelles : i) macroscopiques, par des essais thermomécaniques dédiés ; ii) microscopiques, par des observations MEB
Modélisation EF prenant en compte le couplage thermomécanique
Applications aux critères de durabilité des matériaux polymères/élastomères en fatigue cyclique

Objectif

Le Centre des Matériaux possède une caméra infrarouge à haute précision ?° = 0,001 pour une large gamme de température ? = 800°C pour mesurer la dissipation thermique résultant d'une charge mécanique ou l'évolution structurelle, bien que son utilisation semble avoir été limitée. Il est évident que cela a permis de développer des modèles mécaniques simplifiés, mais cela conduit à une perte d'information du phénomène associé.
Afin de développer les compétences et les connaissances associées à l'utilisation systématique d'une caméra infrarouge et le post-traitement de résultats, des tests de fatigue avec caméra infrarouge intégrée seront effectués à différents niveaux de déformation et fréquences. L'effet de la température sur la réponse mécanique du matériau sera étudié en effectuant des essais de fatigue à différentes températures. Ce type de tests de fatigue n'est pas très commun, raison pour laquelle les résultats sont rares et intéressants. A partir des résultats, il sera possible de proposer un modèle thermomécanique qui tienne compte du vieillissement thermique, de l'accumulation de chaleur, pour estimer la durée de vie des composants en élastomère à température ambiante avec des effets dissipatifs. La présente étude sur le vieillissement et la durabilité des polymères/élastomères (postdoctorat R. BOUAZIZ) enrichira le modèle thermomécanique proposé. Ensuite, deux objectifs scientifiques sont considérés :
- Proposer un protocole expérimental pour déterminer la durée de vie des composants en élastomère avec l'intégration du vieillissement thermique du phénomène d'accumulation de chaleur due au couplage thermomécanique ;
- Développer des modèles de simulation thermomécanique permettant de prévoir l'accumulation de chaleur due à la fatigue ainsi que le développement de modèles de prévision de la durée de vie, y compris le vieillissement thermique résultant de l'accumulation de chaleur.

Références

/

Type financement

Concours pour un contrat doctoral

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