Les missions du poste
En ce qui concerne la fabrication, les technologies de fabrication additive (FA) peuvent être exploitées efficacement en combinaison avec des logiciels modernes de conception générative afin de concevoir et fabriquer des métastructures anisotropes caractérisées par des propriétés physiques non conventionnelles, telles que le camouflage mécanique.
À ce jour, il n'existe pas encore de stratégies de conception générales permettant d'optimiser simultanément l'anisotropie et la topologie des matériaux constituant la métastructure à chaque échelle afin d'obtenir un camouflage mécanique efficace. En outre, l'intégration, dans le processus de conception, des incertitudes liées au procédé de fabrication additive ainsi que du couplage fort entre les différentes échelles constitue deux défis majeurs à relever.
Le présent projet de doctorat vise à proposer un nouveau paradigme de conception de métastructures anisotropes fondé sur :
(a) un algorithme robuste d'optimisation conjointe de la topologie et de l'anisotropie, compatible avec les outils de CAO, basé sur des invariants tensoriels (afin de représenter l'anisotropie des matériaux composant la métastructure), dans lequel les champs topologiques et d'anisotropie sont représentés à l'aide d'entités de type nonuniform rational basis splines (NURBS) ;
(b) une formalisation dédiée des exigences de fabrication et des incertitudes liées au procédé de fabrication additive, permettant d'obtenir des solutions à la fois optimisées et manufacturables.
Ce paradigme est ensuite transposé en une stratégie d'optimisation multiéchelle pour des métastructures anisotropes multimatériaux, et implémenté dans un cadre numérique utilisé pour concevoir et fabriquer un démonstrateur destiné à valider l'ensemble de la méthodologie. L'efficacité du cadre théorique et numérique proposé pour atteindre le concept de camouflage mécanique sera évaluée au moyen d'essais expérimentaux non conventionnels réalisés sur le démonstrateur de la métastructure.
Une fois validé, ce projet de doctorat ouvrira la voie à une nouvelle classe de structures insensibles aux discontinuités et singularités géométriques et matérielles, présentant des performances accrues en termes de rupture, de flambement et/ou de réduction de masse, et pouvant être effectivement fabriquées.
Le profil recherché
Profil du candidat
Diplôme et expérience professionnelle :
Master en mécanique de l'ingénieur ou en ingénierie mathématique OU Master en mécanique des structures ou en ingénierie mathématique (Bac +5).
Savoirset savoir-faire:
- Mécanique théorique
- Matériaux et structures composites
- Méthode des éléments finis
- Optimisation topologique
Savoir-être:
- Travail en équipe
Mots clés : Matériaux et structures composites, métamatériaux, optimisation topologique, optimisation de l'anisotropie
Bienvenue chez Ecole Nationale Supérieure d'Arts et Métiers (ENSAM)
Champ scientifique principal : Mécanique théorique, mécanique computationnelle, génie aérospatiale
Est-il possible de concevoir une métastructure capable d'agir comme un « camouflage mécanique », empêchant ainsi l'apparition de concentrations de contraintes et de forts gradients de contraintes en des zones précises - par exemple à proximité de discontinuités géométriques - lorsqu'elle est soumise à des sollicitations externes ? Une métastructure possédant une telle propriété présenterait un comportement contreintuitif par rapport à ce qui est habituellement observé ou attendu dans la nature et dans les produits standards.
D'un point de vue très général, le camouflage mécanique peut être interprété comme la capacité d'une structure à être insensible à un phénomène donné, une caractéristique ou une sollicitation extérieure particulière. Par exemple, on peut imaginer d'optimiser l'anisotropie et la topologie de la structure afin de la rendre insensible à la présence de discontinuités géométriques, telles que des trous. De cette manière, une métastructure comportant un trou peut présenter le même champ de contraintes qu'une structure de référence sans trou.
Bien entendu, le concept de « camouflage mécanique » peut être étendu à d'autres phénomènes, tels que le flambement, les vibrations, etc. Une métastructure présenterait alors des performances améliorées (comme, par exemple, une durée de vie en service accrue) par rapport aux solutions classiques.
Infos complémentaires
La carte
Esplanade des Arts et Métiers
33400 Talence
Publiée le 06/05/2026 - Réf : 2026-2273326
