| Résumé | Il est nécessaire de développer des outils de simulation de perforation de plaques métalliques, permettant de garantir leur bonne tenue. Les simulations actuelles permettent de restituer convenablement le fait que ces plaques se perforent ou pas, mais la compréhension fine et la simulation précise des différents modes de rupture observés peuvent être améliorées. Il semble ainsi difficile de pouvoir extrapoler avec confiance ces modèles dans des domaines de fonctionnement non étudiés expérimentalement.
L'objectif de cette thèse est donc de pouvoir proposer une modélisation à base physique qui puisse reproduire les différents modes de ruine, en fonction de paramètres d'importance comme l'épaisseur des plaques, la vitesse d'impact, l'angle d'incidence, ou encore la présence ou non de raidisseurs. Cela nécessitera une étude de l'influence de la vitesse de déformation sur les mécanismes d'endommagement et la fissuration, couplée à une sélection des méthodes numériques et des modèles de comportement et de rupture adaptés. Des caractérisations multi-échelles, mécaniques et microstructurales, via des moyens d'essais avancés, seront donc menées, alimentant les développements de simulations sur clusters de calculs HPC. It is essential to develop simulation tools for the perforation of metal plates, in order to guarantee their integrity. Current simulations can adequately reproduce the fact that these plates do or do not perforate, but the detailed understanding and precise simulation of the various failure modes observed could be improved. It also seems difficult to extrapolate these models with confidence to areas of operation that have not been studied experimentally.
The aim of this thesis is therefore to be able to propose a physics-based model that can reproduce the different modes of failure, as a function of important parameters such as plate thickness, impact speed, angle of incidence, and the presence or absence of stiffeners. This will require a study of the influence of strain rate on damage mechanisms and cracking, coupled with a selection of suitable numerical methods and behaviour and fracture models. Multi-scale mechanical and microstructural characterisations will therefore be carried out using advanced testing methods, feeding into the development of simulations on HPC computing clusters. |
| 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.
Pré-requis (compétences spécifiques pour cette thèse) : Bonne connaissance de la mécanique des matériaux - Connaissance de la métallurgie - Programmation Python, C++, Fortran.
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
Typical profile for a thesis at MINES ParisTech: 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. Good knowlegde of the mechanics of materials – Knowlegde of metalurgy – Python, C++, Fortran programming.
Applicants should supply the following :
• a detailed resume
• a copy of the identity card or passport
• a covering letter explaining the applicant'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 |
| Objectif | Ce sujet est porteur sous plusieurs aspects. Le développement de modèles d'endommagement à base physique couplant les différents effets inhérents aux vitesses élevées (viscosité, échauffement, effet d'inertie) est un enjeu scientifique important. Plusieurs défis scientifiques sont à relever, comme le fait de relier un tel modèle à la base d'essais mécaniques et de caractérisations microstructurales, puis de l'intégrer dans un code de calcul dédié, dans le but de réaliser des calculs complexes de perforation reproduisant les phénomènes de plugging et de petalling.
Cette problématique, fortement transverse, est amenée à prendre de plus en plus d'importance dans les années à venir. Cette thèse permettra de développer des compétences numériques en modélisation du comportement des matériaux, en dynamique rapide, en simulation par éléments finis, et en mécanique non linéaire de la rupture. Parallèlement, des savoir-faire expérimentaux seront développés, en demandant un haut niveau d'expertise sur les caractérisations mécaniques et microstructurales. Composer de façon optimale avec la complexité des plannings et des contraintes de chaque dispositif expérimental nécessitera également un sens important de l'organisation et de la gestion de projet. Par ailleurs, il permettra d'acquérir une vision globale sur le fonctionnement de la R&D dans deux centres d'excellence international via la collaboration entre le CEA Gramat et le Centre des Matériaux de Mines Paris. |
| Références | Davaze, V., Feld-Payet, S., Vallino, N., Langrand, B., & Besson, J. (2023). A non-local approach for Reissner–Mindlin shell elements in dynamic simulations : Application with a Gurson model. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 415, 116142. https://doi.org/10.1016/j.cma.2023.116142
Davaze, V., Vallino, N., Langrand, B., Besson, J., & Feld-Payet, S. (2021). A non-local damage approach compatible with dynamic explicit simulations and parallel computing. International Journal of Solids and Structures, 228, 110999. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2021.02.010
Diamantopoulou, E., Liu, W., Labergere, C., Badreddine, H., Saanouni, K., & Hu, P. (2017). Micromorphic constitutive equations with damage applied to metal forming. International Journal of Damage Mechanics, 26(2), 314 339. https://doi.org/10.1177/1056789516684650
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