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date de publication27.10.2017
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Labex MEC « Mécanique Et Complexité »

Appel à candidature à une Bourse Post-Doctorale

Durée  : 12 mois Période proposée : début Juin2014 – fin Mai 2015

Lieu : Marseille, France Rémunération brute : de 2423€ à 2843 €/mois

selon la qualification et l’expérience

Projet de recherche et profil : 

Titre du projet : Thermomécanique des composites stratifiés : accéder aux mécanismes d’endommagement par résolution du problème inverse de champ des termes sources induits par une déformation

Résumé du projet : Les matériaux composites à matrice en résine renforcée par des fibres de verre sont conçus pour leurs propriétés mécaniques remarquables et trouvent de nombreuses applications notamment en aéronautique. Leur comportement mécanique est fortement couplé à leur comportement thermique lorsqu’ils sont en service : on parle alors d’une loi de comportement thermomécanique du matériau et il est important de connaître cette loi notamment pour comprendre les mécanismes d’endommagement. L’auto-échauffement de tels matériaux est par exemple présent lorsqu’ils sont soumis à une déformation inélastique (par exemple en traction), que ce soit en régime quasi-statique ou en régime de fatigue. ‘L’observation’ thermique d’un tel matériau pendant une sollicitation mécanique peut ainsi être une aide à la compréhension des mécanismes de son endommagement (frottements fibres/matrice, création de fissures dans la matrice, rupture de fibres, etc..).



Figure 1 : exemple de cartographie thermique réalisée par caméra infrarouge sur des échantillons composites en traction jusqu’à leur rupture. Combinées et synchronisées avec le suivi de leur déformation par caméra visible et corrélation d’images, elles devront permettre la conversion du champ de température en champs de termes sources (par méthode inverse) dont la connaissance permettra de discriminer différents modèles d’endommagement possibles.

L’objectif du stage post-doctoral proposé est ainsi d’accéder expérimentalement, pour des matériaux composites stratifiés, aux lois de comportement thermomécaniques à l’œuvre pendant leur endommagement. La chronologie sera la suivante

  • recherche bibliographique : endommagement de composites sous contraintes mécaniques, lois de comportement thermomécanique, techniques expérimentales de champs (thermographie infrarouge et corrélation d'images), techniques d'identification des termes sources par méthode inverse avec régularisation (recherche de quasi-solution (truncated SVD), ou par optimisation sous contrainte (avec un poids variable donné à une solution à priori, pénalisation de Thikhonov), etc…)

  • définition de la stratégie d'expérimentations : choix des échantillons composites, des paramètres à étudier (nombre de plis, nature du polymère, orientation des fibres, avec défaut ou pas), choix de la sollicitation (traction, cisaillement, régime quasi statique, fatigue)

  • mise au point des bancs expérimentaux et réalisation des expériences

  • adaptation des modèles thermomécaniques directs aux échantillons sélectionnés

  • inversion des données pour identifier les champs de termes sources

  • lien avec les modèles possibles d’endommagement


Références

[1] Hochard C., Miot S., Lahellec N., Mazerolle F., Herman M., Charles J.P. Behaviour up to rupture of woven ply laminate structures under static loading conditions, Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 40 (8) pp 1017-1023, 2009

[2] A. Maurel-Pantel, E. Baquet, J. Bikard, N. Billon. Coupled thermo mechanical characterisation of polymers based on inverse analyses and IR measurements. Applied Mechanics and Materials. 70, pp 393–398, 2011

[3] J. Gaspar, J-L. Gardarein, F. Rigollet, C. Le Niliot and Y. Corre, S. Devaux, “Nonlinear heat flux estimation in the JET divertor with the ITER like wall”, Int. J. of Therm. Sciences, Volume 72, October 2013, pp. 82-91

[5] A. Chrysochoos. Infrared thermography applied to the analysis of material behavior: a brief overview, Quantitative InfraRed Thermography 9 (2) pp 193-208, 2012

[6] S. André, N. Renault, Y. Meshaka, and C. Cunat. From the thermodynamics of constitutive laws to thermomechanical experimental characterization of a semicrystalline polymer from IR imaging, Continuum Mechanics and Thermodynamics, vol. 24-1, pp 1-20, 2012.

[8] O. Westphal, L. Gornet, J. L. Bailleul, T. Jurkowski, P. Rozycki, L. Stainier. Behavior under damages and characterization of mechanical and thermal properties of a carbon fiber reinforced epoxy matrix laminated composite. 18th Journées nationales sur les composites, 2013

[12] J.M. Roche, D. Balageas , P. Lapeyronnie, F. Passilly, A. Mavel. Use of infrared thermography for in situ damage monitoring in woven composites. Proceedings of the International Conférence on Full Field measurement Techniques and their applications in experimental solid mechanics, PhotoMechanics 2013

Description du profil : ce post-doctorat a une double dominante : expérimentale et inversion de données. La modélisation directe des phénomènes thermomécaniques mesurés constituera donc également une part importante pour permettre l’inversion des mesures.

Compétences nécessaires : transferts thermiques instationnaires, mise au point d’expériences en thermique (caméra infrarouge), manipulation d’images infrarouges et visibles, modélisation thermique et thermomécanique, une pratique de la résolution de problèmes inverses de champs.

Equipe du Labex  Axe 2, action 2.1, volet ‘Endommagement de composites stratifiés : accès expérimental aux lois de comportement thermomécaniques’

Contacts : Fabrice Rigollet, mail : fabrice.rigollet@univ-amu.fr , tel : 04 91 10 68 85

Aix Marseille Université, CNRS, IUSTI UMR 7343, 5 rue E. Fermi, 13453, Marseille, France

Aurélien Maurel, mail : maurel@lma.cnrs-mrs.fr, tel : 04 91 16 42 27

CNRS, LMA UPR 7051, 31 chemin Joseph Aiguier, 13402 Marseille Cedex 20, France

Dossier de candidature

Le dossier composé de :

  • CV détaillé avec liste de publications

  • Lettre de motivation

  • Liste de personnalités scientifiques susceptibles de formuler un avis motivé

est à envoyer aux trois adresses :

responsables (fabrice.rigollet@univ-amu.fr et maurel@lma.cnrs-mrs.fr )

direction du Labex (LabexConseilCoordination@irphe.univ-mrs.fr)



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