Thèse Comportement Élastoplastique des Aciers à Gradient Fonctionel Sous Chargements Cycliques H/F

Université de Lille

Établissement : Université de Lille
École doctorale : ENGSYS Sciences de l'ingénierie et des systèmes
Laboratoire de recherche : LaMCube - Laboratoire de mécanique multiphysique et multiéchelle
Direction de la thèse : Abdelbacet OUESLATI
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-15T23:59:59

Les progrès récents de la fabrication additive métallique permettent aujourd'hui de produire des aciers inoxydables à propriétés spatialement variables, ouvrant la voie à la conception de matériaux à gradient fonctionnel adaptés à des sollicitations spécifiques. Toutefois, les approches classiques de dimensionnement mécanique, fondées sur des critères strictement élastiques, limitent fortement l'exploitation de ce potentiel.
Cette thèse vise à étudier l'adaptation (shakedown), phénomène de convergence vers une réponse purement élastique après une phase élastoplastique sous chargements cycliques, comme stratégie de conception et dimensionnement à la fatigue pour les aciers inoxydables à gradient fonctionnel. L'objectif est de développer des approches théoriques, numériques et expérimentales permettant d'identifier des critères de fatigue de ces matériaux.
Les travaux s'appuieront sur les approches statique et cinématique de l'adaptation afin d'intégrer des propriétés dépendantes de la température et spatialement variables, représentatives des microstructures issues de la fabrication additive. Des simulations numériques basées sur une approche incrémentale et des méthodes directes serviront de référence pour évaluer la pertinence des critères proposés. Les résultats attendus contribueront à une meilleure compréhension du comportement cyclique des matériaux à gradient et à l'élaboration d'outils de dimensionnement adaptés aux applications industrielles.

Le LaMcube dispose d'une expertise reconnue dans l'étude du comportement mécanique des matériaux métalliques soumis à des chargements cycliques et thermomécaniques complexes. Cette expertise repose sur une approche intégrée combinant développements théoriques en mécanique des matériaux, modélisation numérique avancée et investigations expérimentales.
Les travaux du laboratoire portent notamment sur la plasticité cyclique, les phénomènes d'adaptation (shakedown), la fatigue et l'endommagement sous sollicitations multiaxiales et thermomécaniques. Des campagnes d'essais instrumentées permettent de caractériser les lois de comportement dépendantes de la température et d'alimenter des modèles dédiés au dimensionnement des structures.
Ce cadre scientifique constitue un environnement particulièrement adapté à l'étude des matériaux métalliques à gradient fonctionnel issus de la fabrication additive, notamment pour l'analyse des comportements asymptotiques en élastoplasticité cyclique et le développement de critères de fatigue sous chargements thermomécaniques cycliques.

* Étudier la réponse asymptotique des aciers inoxydables à gradient fonctionnel sous chargements cycliques
* Développer des outils numériques de prédiction des domaines de fatigue
* Validation expérimentale
* Appliquer ces approches à des cas représentatifs du secteur des transports

La méthodologie combinera des développements théoriques des théorèmes de shakedown, des simulations numériques par éléments finis et des mesures expérimentales sous chargements cycliques. Des études paramétriques permettront d'analyser l'influence des gradients de propriétés et des effets thermiques sur la réponse mécanique asymptotique.