Post-doctorant(e) en étude de l’endommagement et de la tenue en fatigue d’un matériau composite à matrice acrylique cdd 18 mois à imt nord europe

Position and assignments

Missions :

Ces travaux de postdoctorat s’inscrivent dans une dynamique de recherche, dans le programme de recherche AVICAR / CARNOT MINES, visant à mieux comprendre et prédire le comportement en fatigue des composites thermoplastiques, en particulier dans le cadre d’applications structurales aéronautiques fortement sollicitées en fatigue. Ils s’appuient sur les compétences complémentaires des équipes de groupe de l’IMT (Nord Europe, Ales, Albi, Saint-Etienne), ainsi que sur les résultats expérimentaux et numériques issus de projets collaboratifs antérieurs.

L’étude du comportement en fatigue des composites thermoplastiques demeure un enjeu scientifique majeur en raison de la complexité des mécanismes d’endommagement multi-échelles mis en jeu. Les approches disponibles dans la littérature permettent de décrire partiellement l’évolution de la fissuration et la dégradation des propriétés mécaniques sous chargements cycliques. Toutefois, ces modèles reposent souvent sur des hypothèses simplificatrices concernant l’homogénéité des matériaux, la représentation des interfaces, ou encore la cinétique de propagation des dommages.

L’état de l’art met en évidence l’influence déterminante de plusieurs paramètres sur les performances en fatigue des composites thermoplastiques : propriétés de la matrice et des interfaces fibre/matrice, défauts induits lors de la fabrication (porosités, ondulations de fibres, poches de résine etc.), architecture du stratifié, séquences d’empilement, ainsi que conditions de chargement thermomécanique.

L’objectif principal du postdoctorat est d’établir des corrélations entre l’évolution des mécanismes d’endommagement en fatigue, les hétérogénéités microstructurales et la dégradation des propriétés mécaniques des composites thermoplastiques. Une attention particulière sera portée aux approches d’investigation basées sur l’imagerie afin de suivre et quantifier l’initiation et la propagation des dommages à différentes échelles.

Le/la postdoctorant(e) aura pour mission de :

• développer des approches expérimentales et numériques dédiées à l’analyse du comportement en fatigue des composites thermoplastiques ;

• étudier les mécanismes d’endommagement multi-échelles (fissuration matricielle, décohésion interfaciale, délaminage, rupture de fibres) sous chargements cycliques ;

• exploiter des techniques avancées d’imagerie (tomographie RX, microscopie, corrélation d’images, analyses in situ) pour caractériser l’évolution des dommages ;

• analyser l’influence des défauts de fabrication (porosités, ondulations de plis, poches de résine) sur les performances mécaniques et la durée de vie en fatigue ;

• développer des modèles numériques image-based représentant les microstructures réelles des matériaux composites ;

• intégrer les effets des contraintes résiduelles thermiques et des couplages thermomécaniques dans les simulations ;

• confronter les résultats expérimentaux et numériques dans une démarche intégrée essais/calculs afin d’améliorer la compréhension et la prédiction du comportement en fatigue des composites thermoplastiques.

Activités :

− Exploitation des données expérimentales issues des techniques d’imagerie avancées (microscopies 2D/3D, microtomographie RX, corrélation d’images, analyses in situ) pour la reconstruction numérique des microstructures et la caractérisation de leurs hétérogénéités (distribution des fibres, variations d’épaisseur des plis, porosités, défauts géométriques, zones riches en résine, etc.).

− Mise en œuvre d’approches de reconstruction paramétriques et/ou basées sur la segmentation d’images pour générer des cellules représentatives à différentes échelles des composites stratifiés (micro-, méso- et macro-échelles).

− Étude expérimentale et numérique des mécanismes d’endommagement en fatigue des composites thermoplastiques, incluant la fissuration matricielle, la décohésion fibre/matrice, le délaminage et la rupture de fibres sous chargements cycliques.

− Développement de modèles numériques multi-échelles basés sur des méthodes de champs de phase dédiés à la simulation de l’amorçage, de la propagation et de l’interaction des fissures.

− Analyse de l’influence des défauts de fabrication (porosités, ondulations de plis, poches de résine) sur les performances mécaniques et la durée de vie en fatigue.

− Validation et confrontation des résultats numériques aux observations expérimentales dans une démarche intégrée essais/calculs.

Geographic mobility:

Starting date

Profile

Profil du candidat : (Prérequis/ Diplôme)

Le candidat doit être titulaire d’un Doctorat en mécanique. Il devra disposer de solides compétences en mécanique expérimentale et modélisation. Une expérience en développement numérique (Python/C++ ou codes de calcul par éléments finis) ainsi qu’en simulations thermomécaniques sera appréciée.

Savoir-être

Savoir faire

Connaissances

· Rigueur scientifique et sens de l’analyse

· Autonomie dans la conduite de travaux de recherche

· Capacité à travailler en équipe pluridisciplinaire et en environnement collaboratif

· Modéliser des lois de comportement des matériaux

· Maîtrise de méthode éléments finis

· Développer et exploiter des codes de simulation (Python, C++ ou environnements EF)

· Méthodes numériques en mécanique des solides

· Comportement thermomécanique modélisation des matériaux composites