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Sujets de thèse
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DRF : Sujet de thèse SL-DRF-19-0465

DOMAINE DE RECHERCHE
Physique du solide, surfaces et interfaces / Physique de l'état condensé, chimie et nanosciences
INTITULÉ DU SUJET Français English

Etude du comportement en rupture de métamatériaux mécaniques dont la structure s’inspire de celle des os

RÉSUMÉ DU SUJET

La recherche de matériaux combinant légèreté et résistance mécanique est un domaine en plein essor, tiré, dans le domaine du transport notamment par la volonté de réduire les émissions de CO2 et de développer des véhicules économes en carburant. Des progrès importants ont été accomplis récemment ; les méta-matériaux ou matériaux architecturés offre dans ce contexte un potentiel considérable (e.g micro-lattice inventé au Caltech et produit par Boeing).

L’idée proposée ici vise à obtenir une nouvelle classe de matériaux en introduisant une porosité invariante d’échelle (fractale) s’inspirant de la structure osseuse. Il s’agira aussi de regarder comment une telle structure poreuse se répercute en terme de "risques", i.e. de fluctuations statistiques autour du comportement moyen. L’objectif final est d’arriver à des outils de rationalisation rigoureux permettant de définir un/des optimums en termes de légèreté, résistance à la fissuration, et risques (au sens défini ci-dessus).

Nos recherches précédentes nous ont permis de développer un formalisme nouveau, à l’interface entre mécanique des milieux continus et physique statistique, capable de prendre en compte explicitement (dans des cas simples) les inhomogénéités de structure et de prédire les aspects statistiques induits sur le comportement en rupture. Il s’agira d’adapter ce formalisme au cas de porosité fractale. L’étude s’appuiera sur des approches numériques de type "Random Lattice model" de complexité croissante. Une attention particulière sera portée sur une caractérisation propre des fluctuations statistiques autour du comportement en rupture moyen. L’approche sera ensuite qualifiée au travers d’expériences menées sur des échantillons de porosité fractale obtenues par impression additive, puis cassées au moyen d’un dispositif expérimental original développé dans notre laboratoire et donnant accès à la ténacité et ses fluctuations statistiques.

Ce sujet de thèse met en jeux des notions appartenant à la fois à la physique statistique, l’ingénierie mécanique et la science des matériaux. Le candidat aura donc l’opportunité de manipuler les outils théoriques et expérimentaux utilisés dans ces trois domaines. Une collaboration avec le laboratoire FAST à Orsay est prévue. Enfin, le caractère à la fois très fondamental et appliqué de cette recherche permettra au candidat de trouver à l’issue de la thèse des débouchés dans le monde académique et dans l’industrie.

INFORMATIONS PRATIQUES
Institut rayonnement et matière de Saclay
Service de Physique de l'Etat Condensé
Systèmes Physiques Hors-équilibre, hYdrodynamique, éNergie et compleXes
Centre : Saclay
PERSONNE À CONTACTER PAR LE CANDIDAT

Daniel BONAMY  

CEA
DSM/IRAMIS/SPEC/SPHYNX
DSM/IRAMIS/SPEC/SPHYNX
CEA Saclay
Bat. 772, Centre de l'Orme des Merisiers
91191 Gif-Sur-Yvette Cedex
FRANCE

Téléphone : +33 1 69 08 21 14

UNIVERSITÉ / ÉCOLE DOCTORALE
Ecole Polytechnique
Interfaces: Approches interdisciplinaires / fondements; applications et innovation
DIRECTEUR DE THÈSE

Daniel BONAMY

CEA
DSM/IRAMIS/SPEC/SPHYNX
DSM/IRAMIS/SPEC/SPHYNX
CEA Saclay
Bat. 772, Centre de l'Orme des Merisiers
91191 Gif-Sur-Yvette Cedex
FRANCE