Stage : Étude d'influence des paramètres matériaux sur les contraintes résiduelles des composites F/H

La structure multi-échelle des composites tissés 3D (CMO T3D) couplée au caractère multi-physique inhérent aux procédés de fabrication font de l'estimation des contraintes résiduelles induites dans les pièces CMO T3D une tâche complexe reposant sur un ensemble d'outils de simulation et une base de données expérimentale de recalage.

Une campagne d'essai a été menée récemment afin de caractériser le comportement visqueux de la résine à base du matériau CMO T3D concerné par le stage.

Afin de prendre en compte l'influence de la viscosité du polymère sur les contraintes résiduelles induites dans des pièces comme l'aube de soufflante, il est nécessaire de mettre en place une procédure d'identification de la loi viscoélastique de la résine et de l'intégrer dans les outils d'homogénéisation permettant l'estimation des propriétés thermo-chimio-viscoélastiques. Les propriétés sont ensuite utilisées pour la mise en données de simulations du procédé de consolidation sur des géométries simplifiées.

Ce stage devra permettre de quantifier l'influence des facteurs tels que la nuance de fibre et sa distribution sur les contraintes résiduelles des CMO tissés 3D et de justifier la nécessité ou non de prendre en compte leur variabilité ainsi que le caractère visqueux de la résine pour améliorer des prédictions.

Missions détaillées :
Le travail de stage s'articulera selon différentes étapes telles que listées ci-dessous :
- la prise en main des outils d'homogénéisation déjà développés ;
- l'identification de la loi viscoélastique de la résine sur la base des essais réalisés à Safran Composites ;
- l'implémentation de la loi et simulation du procédé de consolidation des pièces (Deux géométries sont à considérer : panneaux hybrides CMO/métal et composites tubulaires) ;
- le dépouillement des résultats de simulation et confrontation avec les géométries mesurées.

Ci-dessous les principales missions à réaliser lors de ce stage :
1. Etablir une étude bibliographique sur les modèles comportementaux viscoélastiques et les techniques d'homogénéisation multi-échelles en thermo-chimio-viscoélasticité.
2. S'approprier les résultats expérimentaux ainsi que les connaissances de Safran Composites sur le sujet.
3. Se familiariser avec les outils numériques de modélisation multi-échelles (analytiques et par la méthode des éléments finis).
4. Mettre en place le modèle d'homogénéisation et de calcul de contraintes résiduelles, dans un second temps.
5. Confronter les résultats de simulation avec des données expérimentales et discuter autour de ceux-ci pour en tirer des conclusions et des perspectives d'implémentation.

Formation : Cycle Ingénieur / Master Recherche
Langues : Français / Anglais
Spécialités : Mécanique, Matériaux composites, Lois de comportement, Modélisation multi-échelles, Simulation Numérique
Connaissance de la mécanique des milieux continus et du calcul par éléments finis
Connaissance de la micromécanique des matériaux composites
Connaissance de la programmation en Python
Connaissance des composites tissés 3d et du procédé RTM serait un plus
Connaissance des essais de caractérisation standards serait un plus