Doctorant - Doctorante sur les Effets des Défauts de Fabrication dans les Composites Épais Obtenus par le Procédé Afp sur le Comportement Multiphysique Application au Stockage de l'Hydrogène H/F CNRS

Détail du poste

Dans le cadre du projet ANR AMESDEP, mené en collaboration entre l'ICA Toulouse, l'I2M Bordeaux et l'IMT Nord Europe, nous proposons un sujet de thèse dans le domaine des matériaux composites. Le projet AMESDEP vise à étudier l'impact des défauts et des singularités de drapage issues du procédé de fabrication sur l'endommagement thermomécanique et la perméabilité des composites thermoplastiques utilisés pour le stockage d'hydrogène liquide.
Avec la transition énergétique, les réservoirs en matériaux composites type 4 ou 5 représentent une solution clé pour les véhicules nécessitant un stockage d'énergie à haute densité. Cependant, la suppression du liner dans ces réservoirs (type 5), en vue de réduire la masse, rend cruciale la maîtrise des propriétés de perméabilité des composites. Le projet de thèse se focalise sur les défauts spécifiques induits par le placement automatisé de fibres (AFP), notamment les gaps (interstices) et overlaps (chevauchements), qui peuvent affecter les propriétés mécaniques et favoriser l'initiation de fissures dans ces matériaux et ainsi modifier la perméabilité du réservoir. Il est à noter que peu de travaux ont, jusqu'à présent, exploré l'effet de ces défauts sur le comportement multiphysique des composites en environnement cryogénique.
Le sujet de thèse est structuré en trois principaux volets.
- Le premier volet se concentre sur l'influence des paramètres du procédé AFP sur les défauts générés lors de la fabrication de plaques minces et épaisses. Une analyse multi-échelle de ces défauts sera menée, en s'appuyant notamment sur la tomographie à rayons X et la microscopie électronique à balayage (MEB).
- Le deuxième volet porte sur l'analyse de l'impact des paramètres du procédé AFP sur les contraintes résiduelles se développant dans des plaques planes et courbes, ces dernières étant représentatives de la géométrie d'un réservoir de stockage. Pour ce faire, une instrumentation embarquée à coeur utilisant des fibres optiques à réseau de Bragg (FBG) sera mise en oeuvre.
- Le troisième et dernier volet vise à établir le lien entre les défauts de fabrication, les contraintes résiduelles et le comportement mécanique des composites, à la fois à température ambiante et en environnement cryogénique.

Les résultats obtenus dans le cadre de ce projet contribueront à l'avancement des connaissances sur la relation entre la mise en oeuvre des composites thermoplastiques et leur comportement en conditions extrêmes. Ils permettront également de formuler des recommandations pour la fabrication de réservoirs cryogéniques à faible perméabilité.
Mots clés : Procédé AFP, défauts de fabrication, comportement sévère, contraintes résiduelles

Compétences développées:
- Travail collaboratif, communication
- Créativité et capacité d'innovation
- Procédé de fabrication des composites et essais mécaniques multi-instrumentés

Profil recherché:
M2/Ingénieur/Ingénieure en Génie Mécanique, Mécanique des Matériaux. Le candidat/la candidate doit avoir le goût pour l'expérimentation et le travail collaboratif. Des connaissances et/ou une expérience en fabrication et instrumentation des essais mécaniques seraient fortement appréciées. Autonomie, rigueur et force de proposition seront nécessaires pour la réussite du projet.

Contexte de travail
L'Institut Clément Ader (ICA, CNRS UMR 5312).
L'ICA est un laboratoire de recherche qui s'attache à l'étude des structures, des systèmes et des procédés mécaniques. Nos secteurs d'activités s'inscrivent dans ceux des industries mécaniques avec une attention particulière accordée aux projets des domaines de l'aéronautique, de l'espace, du transport et de l'énergie. Nos travaux portent généralement sur la modélisation du comportement, l'instrumentation et l'étude de la durabilité des structures ou produits considérés. Une part importante de nos recherches porte sur les matériaux composites, lesquels prennent aujourd'hui une place importante dans les structures.

L'ICA regroupe environ 80 enseignants chercheurs, 20 chercheurs temporaires, 20 BIATSS, 90 doctorants, ainsi que de nombreux stagiaires. Avec la particularité de compter :
- au niveau des tutelles, des personnels appartenant à quatre grands établissements : UPS et INSA du Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche, ISAE du Ministère de la Défense, Mines Albi du Ministère de l'Industrie,
- au niveau géographique, des personnels répartis dans quatre villes de la région Midi-Pyrénées : Albi, Figeac, Tarbes et Toulouse.
La direction est composée d'un directeur et de deux directeurs-adjoints, les trois ministères de tutelle étant représentés dans ce trio. L'équipe de soutien technique (personnels BIATSS) est organisée en trois composantes, une pour chaque ministère.

Le laboratoire est organisé en quatre groupes de recherche :
- Groupe MSC : Matériaux et Structures Composites
- Groupe SUMO : Surface, Usinage, Matériaux et Outillages
- Groupe MS2M : Modélisation des Systèmes et Microsystèmes Mécaniques
- Groupe MICS : Métrologie, Identification, Contrôle et Surveillance

Ces travaux de thèse s'inscrivent dans les thématiques de recherche du groupe MSC et plus particulièrement l'axe MaPP: Matériaux - Procédés - Propriétés

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.

Le poste s'inscrit dans le projet ANR AMESDEP, mené en collaboration entre l'ICA Toulouse, l'I2M Bordeaux et l'IMT Nord Europe.

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.
Contraintes et risques
Mesures DRX