Thèse Modélisation et Simulation du Procédé d'Assemblage de Câbles Métalliques H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Sciences de l'ingénierie et des systèmes École doctorale : Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences Laboratoire de recherche : LMPS - Laboratoire de Mécanique Paris-Saclay Direction de la thèse : Damien DURVILLE ORCID 0000000195445587 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-08-31T23:59:59 Les câbles métalliques renforts de pneumatiques résultent d'un procédé d'assemblage effectué par des machines appelées câbleuses. Au cours de leur passage au travers les différents organes de la machine (poulies, \oe illets, etc.) les fils d'aciers subissent des étapes successives de déformations plastiques, essentiellement en torsion et en flexion, jusqu'à constituer un câble équilibré, stable mécaniquement. La prédiction de l'endommagement de ces câbles métalliques nécessite de connaître précisément leur état initial, déterminé en grande partie d'une part par leur géométrie, c'est-à-dire par les trajectoires des fils au sein de l'assemblage, et en particulier par les petits jeux laissés entre ces fils qui conditionnent les répartitions d'effort entre les fils, et d'autre part par les contraintes résiduelles dans les fils d'acier, résultant des transformations plastiques subies lors des procédés de tréfilage et d'assemblage du câble. D'autres problématiques d'endommagement des fils au cours du procédé d'assemblage des câbles métalliques requièrent une connaissance précise de l'état mécanique des fils d'acier pour comprendre les mécanismes qui les génèrent.

Dans la suite des travaux sur la modélisation et la simulation des câbles métalliques et textiles menés au LMPS, un premier stage exploratoire effectué en 2026 a montré qu'il était possible d'utiliser le logiciel Multifil pour simuler des opérations élémentaires conduisant à l'assemblage de câbles constitués de deux couches de fils. L'objectif de la thèse est d'approfondir les premiers développements esquissés lors de ce stage en cherchant à valider les résultats obtenus par la simulation à l'aide d'observations expérimentales accessibles.

La détermination précise des contraintes résiduelles induites par les déformations plastiques en flexion et en torsion, qui contrôlent la manière dont les fils se positionnent au sein des dispositifs sous l'effet du retour élastique, sera au c\oe ur des préoccuppations de la démarche. D'un point de vue expérimental, on cherchera à identifier les trajectoires, et en particulier les courbures et les torsions des fils, que ce soit au sein de la machine d'assemblage à partir d'acquisition d'images par une caméra adaptée, ou au sein du câble assemblé en utilisant la tomographie X. Du côté modélisation et simulation l'accent sera mis en priorité sur la validation des modèles de comportement plastique en flexion et en torsion appliqués aux modèles de poutre, en cherchant à identifier et à reproduire les mécanismes contrôlant les propagations de torsion dans les fils au niveau des différents organes de la machine d'assemblage. Les avancées des modèles de simulation des câbles permettent d'envisager de simuler les déformations subies par les fils au cours des différentes étapes élémentaires du procédé d'assemblage. Le travail de thèse visera à enrichir et améliorer les modèles de simulation, en particulier au niveau des modèles de comportement élasto-plastiques, de manière à se rapprocher des caractérisations accessibles expérimentalement. - Compréhension du rôle des déformations plastiques sur la configuration du câble obtenue par le procédé d'assemblage
- Quantification des contraintes résiduelles liées au procédé d'assemblage
- Détermination d'une configuration géométrique du câble assemblé dépendant des déformations plastiques et des contraintes résiduelles
On cherchera dans ce travail à valider les simulations des différentes étapes du procédé par des observations expérimentales. Une première partie du travail consistera à explorer différents moyens d'observation expérimentale (acquisition d'image par caméra rapide, tomographie sur des échantillons extraits du procédé, etc.) offrant une base de comparaison pour valider les résultats de simulation.