Thèse Conception Fabrication et Caractérisation Multi-Échelle de Structures en Treillis Légères et Durables Encapsulées et à Remplissage Hybride Présentant des Propriétés Mécaniques à Gradient Fon H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Polytechnique Hauts de France École doctorale : Ecole Doctorale Polytechnique Hauts-de-France Laboratoire de recherche : Laboratoire d'Automatique, de Mécanique et d'informatique Industrielles et Humaines Direction de la thèse : Eric MARKIEWICZ ORCID 0000000250134838 Début de la thèse : 2026-11-01 Date limite de candidature : 2026-10-01T23:59:59 Les structures en treillis fabriquées par fabrication additive s'imposent comme des matériaux architecturés prometteurs, permettant une conception allégée, une absorption d'énergie optimisée et des propriétés mécaniques modulables. Toutefois, leur adoption industrielle se heurte encore à plusieurs défis non résolus. Premièrement, les treillis conventionnels peinent souvent à offrir la multifonctionnalité et la modularité requises pour des applications de haute performance. Les conceptions hybrides encapsulées, combinant des (super)alliages métalliques et des élastomères - intégrant potentiellement des charges recyclables -, ouvrent de nouvelles perspectives pour améliorer la résistance aux chocs, la tolérance aux dommages et la durabilité du cycle de vie. Or, le comportement mécanique de ces treillis hybrides chargés reste mal compris, notamment sous différentes vitesses de sollicitation.
Par ailleurs, la capacité à prédire et à optimiser les performances de ces matériaux architecturés complexes est limitée par l'absence de cadres de simulation robustes, capables de prendre en compte les interactions entre matériaux, le comportement dynamique et l'endommagement progressif. Les modèles actuels par éléments finis (EF) simplifient souvent la représentation des interfaces entre matériaux et la sensibilité à la vitesse de déformation, ce qui restreint leur précision prédictive. Parallèlement, les technologies de jumeaux numériques offrent des outils puissants pour la surveillance en temps réel, la conception technique et la prolongation de la durée de vie, mais leur application aux matériaux en treillis hybrides demeure inexplorée.

Enfin, malgré l'intérêt croissant pour la durabilité, peu d'études se penchent sur la recyclabilité, la réparabilité ou la circularité des matériaux de ces structures en treillis avancées. L'intégration d'une conception fondée sur des matériaux recyclables dans le développement de treillis hybrides chargés constitue une lacune majeure de la recherche actuelle.
L'objectif central du projet consistera donc à concevoir, caractériser, modéliser et optimiser des structures en treillis hybrides chargés et multi-matériaux, présentant des réponses mécaniques prévisibles, modulables et durables sur une gamme variée de vitesses de sollicitation, en s'appuyant à la fois sur des méthodes expérimentales et numériques. Ce projet s'inscrit dans le cadre d'une collaboration de recherche entre l'Université Polytechnique Hauts-de-France (LAMIH UMR UPHF-CNRS, Département de Mécanique) et l'Université RMIT de Melbourne, en Australie (Groupe « Multifunctional Materials & Structures », École d'Ingénierie). Protection des biens et des personnes dans les situations de crash et impact