Doctorante/Doctorant sur la Modélisation numérique et validation expérimentale de la fragmentation d’un verre trempé par une approche champ de phase

Unité : Centre d’Enseignement, de Recherche et d’Innovation Matériaux et Procédés (CERI MP)

Encadrement de la thèse : Dmytro VASIUKOV

Nature de l’emploi : Contrat doctoral de 36 mois

Lieu de travail : Département R&D, Arc France et Centre d’Enseignement, de Recherche et d’Innovation Matériaux et Procédés (CERI MP) Institut Mines-Télécom Nord Europe (IMT NE) à Douai

CONTEXTE :

École sous tutelle du ministère de l’économie, des finances et de la souveraineté industrielle et numérique, IMT Nord Europe est née en 2017 de la fusion de Télécom Lille et de l’École des Mines de Douai. Elle compte aujourd’hui parmi les plus Grandes Écoles d’ingénieurs au Nord de Paris avec plus 2200 élèves, dont un quart d’apprentis, plus de 600 diplômés par an et un réseau de 15 000 diplômés. Elle fait partie de l’Institut Mines Télécom, premier groupe public de Grandes Écoles d’ingénieurs et de management de France, et est partenaire de l’université de Lille.

IMT Nord Europe a 3 missions principales : former des ingénieurs responsables aptes à résoudre les grandes problématiques du XXIème siècle ; mener des recherches débouchant sur des innovations à haute valeur ajoutée ; soutenir le développement des territoires notamment en facilitant l’innovation et les créations d’entreprises. Son objectif est de former les ingénieurs de demain, maîtrisant à la fois les technologies numériques et les savoir-faire industriels. Idéalement située au carrefour de l’Europe, à 1 heure de Paris, 30 minutes de Bruxelles et 1H30 de Londres, IMT Nord Europe a l’ambition de devenir un acteur majeur des grandes transformations industrielles, numériques et environnementales du XXIème siècle en combinant, tant dans ses enseignements et que dans sa recherche, les sciences de l’ingénieur et les technologies du digital.

Localisée sur 2 sites principaux d’enseignement et de recherche, à Lille et à Douai, IMT Nord Europe s’appuie sur plus de 20 000 m² de laboratoire pour développer un enseignement de haut niveau et une recherche d’excellence dans les trois domaines « Systèmes Numériques », « Energie Environnement » et « Matériaux et Procédés ».

Pour plus de détails, consulter le site internet de l’École : www.imt-nord-europe.fr

Le poste est à pourvoir au sein du CERI MP https://recherche.imt-nord-europe.fr/materiaux-procedes-ceri/

Le Centre d’Enseignement, de Recherche et d’Innovation Matériaux et Procédés (CERI MP) d’IMT Nord Europe positionne sa recherche sur trois domaines scientifiques : Technologies & Matériaux Avancés, Economie Circulaire & Eco-Matériaux, et Mécanique, Matériaux & Procédés Numériques. Le CERI MP est actif sur des matériaux aussi diversifiés que ceux du génie civil, les polymères et les matériaux composites.

Arc, leader mondial dans la production d’articles en verre destinés aux arts de la table, justifie d’une grosse part de marché dans le domaine brassicole. Les articles proposés pour ce marché possèdent deux caractéristiques spécifiques obtenues grâce à un traitement thermique : une forte résistance mécanique ainsi qu’une fragmentation complète des articles lors de la casse. Certaines géométries d’articles ne permettent pas d’obtenir une caractéristique technique satisfaisante. ARC cherche, par conséquent, à renforcer ses connaissances sur les mécanismes de propagation des fissures dans les articles verriers. Pour ce faire, ARC souhaite s’engager dans une thèse CIFRE en collaboration avec le Centre d’Enseignement, de Recherche et d’Innovation Matériaux et Procédés (CERI MP) de l’IMT Nord Europe (laboratoire académique).

Pour plus de détails, consulter le site internet de l’entreprise https://www.arc-intl.com

MISSIONS :

La thèse porte sur une étude de la propagation sous contraintes de fissures ou en réponse à un impact. L’objectif est d’élaborer un modèle numérique de propagation de fissure représentatif des configurations réelles d’articles en verre. Il est construit en deux étapes. Un modèle numérique bidimensionnel sera tout d’abord élaboré sur la base des données bibliographiques. Une approche champ de phase sera développée dans le logiciel COMSOL® pour la modélisation de l’initiation et de la propagation des fissures sous chargement dynamique. Les aspects tridimensionnels des géométries de verre seront ensuite étudiés en prenant en considération les aspects de forme et de variation d’épaisseur. Une attention particulière sera apportée aux modèles et méthodes numériques permettant de limiter au mieux et d’optimiser les temps de calculs.

En parallèle, une étude expérimentale sera menée avec des articles de géométries simples et variées. Ces articles seront traités thermiquement afin de générer des contraintes mécaniques dans une fourchette donnée. Des essais de rupture seront réalisés. Le schéma de fragmentation sera analysé pour définir la propagation de la fissure et ainsi la comparer avec la simulation.

Cette étude aura pour objectif de valider les résultats obtenus avec le modèle numérique. En complément, l’étudiant devra s’assurer de la fiabilité physique du modèle. Plusieurs formulations pourront être testées pour vérifier l’impact des propriétés du verre.

ACTIVITES :

• État de l’art sur les méthodes numériques et la modélisation de la fragmentation des verres trempés.
• Modélisations de trempes thermiques pour les géométries et les conditions procédés variées.
• Implémentation dans COMSOL® de modèles de la fissuration.
• Simulation de la fragmentation des articles en verre (variation d’épaisseurs et géométries).
• Mise en place, suivi et analyse des essais de fragmentation.
• Si souhaité et avec l’accord de l’entreprise partenaire, éventuelle participation aux activités d’enseignement en mécanique (dans la limite de 64 heures par année scolaire).

Requirements

PROFIL DU CANDIDAT : (Prérequis/ Diplôme)

Niveau d’études souhaité : Master recherche – Ingénieur (en mécanique numérique)

Savoir-être

• Capacité à travailler de manière autonome et en équipe tout en sachant rendre compte et présenter ses résultats.
• Méthodique avec rigueur scientifique et esprit d’analyse.
• Excellentes compétences en communication et en rédaction.
• Expression à l’oral comme à l’écrit en français et en anglais (B2 suggéré).

Savoir-faire

• Très bonne connaissance en simulation et méthodes numériques.
• Maîtrise des outils de modélisation numérique (COMSOL®, etc).

Connaissances

• Connaissances en mécanique des matériaux et de la rupture souhaitées.
• Connaissance en programmation Python et C++.
• Intérêt pour les études expérimentales.

CONDITIONS :

La thèse s’effectuera dans un encadrement dynamique qui favorise l’initiative et l’autonomie, en partenariat entre le laboratoire de recherche CERI MP de l’IMT Nord Europe et le département R&D d’Arc, deux acteurs situés en Région Hauts-de-France.

La répartition du temps se fera à 80/20 entre le laboratoire et l’entreprise pour l’élaboration du modèle numérique, puis 20/80 lorsque la partie expérimentale sera plus conséquente. Des échanges mensuels seront organisés entre les deux entités et un point hebdomadaire de suivi sera organisé.

Début du contrat CIFRE d’une durée de 36 mois (contrat CDD) dès que possible après sélection du candidat et conditionné par la validation de la demande de financement auprès de l’ANRT.

DOSSIER DE CANDIDATURE :

• Les documents obligatoires : CV, lettre de motivation et relevé de notes

PERSONNES A CONTACTER POUR INFORMATION COMPLEMENTAIRE SUR LES MISSIONS :

• Dmytro VASIUKOV, maitre de conférences, HDR, [email protected] , 03 27 71 24 48
• Modesar SHAKOOR, maitre de conférences, HDR, [email protected], 03 27 71 23 21
• Ludovic MARQUANT, chef de Projet R&D confirmé – Responsable service modélisation, [email protected] , 06 63 97 50 41
• Jean-Luc HARION, professeur, [email protected], 03 27 71 23 79
• Pour tout renseignement administratif, merci de vous adresser à la Direction des Ressources Humaines (IMT Nord Europe) : [email protected]

Le poste peut être aménagé pour une personne en situation de handicap.

Date limite de candidature : 30/09/2024