Doctorants

Proposal of PhD thesis thesis in Polymer Science/Physico-Chemistry/Mechanics

Statut: 
En cours
Contact: 
Xavier COLIN
Contact: 
Sébastien ROLAND

The laboratory PIMM located at ENSAM in Paris is offering a PhD thesis. The contract will be for a fixed term of 36 months.

The PhD student will be in charge of the microstructural and mechanical characterization of the thermal and radiochemical ageing of an ATH filled XLPE aimed to electrical cable insulation in nuclear power plants.

 

 

/sites/default/files/commons/all/Theses/Sujet%20PhD%20Fillers.pdf

Proposal of PhD thesis in Polymer Science/Organic Chemistry

Statut: 
En cours
Contact: 
Xavier COLIN
Contact: 
Sébastien ROLAND

The laboratory PIMM located at ENSAM in Paris is offering a PhD thesis. The contract will be for a fixed term of 36 months.

The PhD student will be in charge of the physico-chemical characterization and kinetic modeling of the thermal and radiochemical ageing of a stabilized XLPE aimed to electrical cable insulation in nuclear power plants.

 

 

/sites/default/files/commons/all/Theses/Sujet%20PhD%20Antiox.pdf

 

 

Thèse CIFRE Faurecia : Retraits et déformations des polymères injectés et renforcés par des fibres naturelles.

Statut: 
Pourvu
Contact: 
Gilles REGNIER

Faurecia Cifre GR.pdf

Retraits et déformations des polymères injectés et renforcés par des fibres naturelles :
Optimisation des simulations 3D des pièces élancées.

Shrinkage and warpage prediction of injection molded fiber reinforced thermoplastic parts:
optimization of 3D simulation for large parts.

Thèse CIFRE (air liquide) : Simulation thermo-mécanique de l'ouverture de brèche dans les canalisations de transport d'oxygène pur.

Statut: 
En cours
Contact: 
Morgan DAL

Contexte
○ Air Liquide exploite ou commercialise de nombreux équipements fonctionnant sous une atmosphère ou un écoulement d’oxygène sous pression (canalisations, vannes, détendeurs, ...). Des accidents rares mais récurrents, qui ont conduit à une combustion partielle ou complète des équipements avec perte de confinement, montrent que les règles de dimensionnement de ces équipements peuvent être prises en défaut. Elles sont basées sur l’expérience et sur des tests de caractérisation de matériaux (par exemple selon le test standard ASTM G-124) qui ont montré leurs limites [1]. En outre de nouveaux matériaux pourraient se substituer aux matériaux utilisés à ce jour et l’augmentation des performances (efficacité énergétique, …) des équipements conduit à augmenter la pression ou la température de fonctionnement, voire les vitesses des écoulements au contact de ces équipements. Aussi Air Liquide souhaite consolider et étendre le domaine de validité de ces règles de dimensionnement sur la base d’une meilleure compréhension des phénomènes physiques mis en jeu.
○ La combustion de matériaux solides au contact d’atmosphères ou d’écoulements d’oxygène sous pression est un phénomène relativement peu étudié et encore très mal connu. Des résultats récents ont montré la complexité de la combustion d’alliages métalliques et en particulier le manque de guide théorique pour l’interprétation des observations et l’analyse des phénomènes [2]. Par exemple l’importance relative du transport de l’oxygène à l’interface gaz - liquide et dans la couche d’oxydes liquides pour la propagation du front de combustion est une question ouverte [3]. De plus les phénomènes de transport (masse, énergie et quantité de mouvement) dans la phase liquide et plus encore la réactivité à très haute température en phase liquide de l’oxygène et des alliages métalliques n’ont pas ou peu été étudiés à notre connaissance [4] [5].

Objectif
L’objectif de cette étude est de modéliser la déformation, la fusion et la combustion de disques métalliques minces soumis à un rayonnement laser, en présence d’un différentiel de pression, dans le but d’identifier des critères et des seuils pour la rupture de ces disques. L’utilisation d’une source laser est considérée comme représentative d’un échauffement local provenant par exemple d’une combustion d’un amas de particules métalliques. Le transfert de chaleur dans les parois conduisant à leur fragilisation et ensuite leur rupture. 
On étudiera l’effet des conditions d’exposition du disque (différentiel de pression, température, durée et intensité du rayonnement laser, nature de l’atmosphère) pour différents alliages métalliques.

Influence de l'environnement de travail en Fabrication additive "lit de poudre"

Statut: 
En cours
Contact: 
Patrice PEYRE

La Fabrication Additive (FA), regroupe un ensemble de technologies qui permettent de fabriquer des
pièces métalliques ou plastiques par ajouts successifs de couches de matériau de faibles épaisseurs,
généralement à l’état de poudres. Au sein des technologies de FA métallique, la fusion sélective lit de
poudre (SLM) fait l'objet du plus fort engouement industriel, en raison de la grande complexité des pièces
réalisables. Elle est basée sur le balayage à grande vitesse (0.5-1 m/s) d'un lit de poudre, grâce à un laser
couplé à une tête scanner. Dans des conditions paramétriques optimisées, le procédé fabrique alors de la
matière quasiment dense et de rugosité moyenne mais avec une forte dépendance à la nature du matériau
utilisé, à ses propriétés à l'état liquide, à l'état de la poudre (granulométrie) et à l'atmosphère de travail
(gaz protecteur, taux d'O2 résiduel …). Aujourd'hui, l'optimisation des paramètres se fait essentiellement
par analyse de compacité des pièces fabriquées, sans étude précise des conditions d'interaction laserpoudre-
zone fondue (ZF). Pourtant, différentes études récentes ont montré que le procédé SLM présentait
des instabilités à l'échelle des ZF (éjections de métal liquide, oscillations des ZF, phénomènes de
dépeuplement de poudre à proximité des cordons) qui dégradent la qualité des lits de poudre et l'état
métallurgique des matériaux. Parmi les paramètres influents, l'influence de l'environnement gazeux ou de
la pression de l'atmosphère de travail sur la stabilité du procédé n'a été que très peu étudiée en SLM.
Le but de cette thèse est à la fois:
(1) de caractériser et comprendre les phénomènes d’interactions laser/lit de poudre/zone
fondue/environnement gazeux qui interviennent lors de la fusion sélective du matériau (spatters,
nanoparticules/fumées) dans différents environnements gazeux,
(2) d'identifier leur influence sur l'état résiduel des matériaux fabriqués (% porosités) et sur la
matière environnante non-fusionnée (contamination du lit de poudre environnant)
(3) d'évaluer l'influence de l'environnement de travail sur le comportement (température,
hydrodynamique) des matériaux fondus via l'évolution des propriétés thermo-physiques associées
(tensions de surface, viscosité)
Pour cela, des expériences seront réalisées dans différentes atmosphères de travail (gaz purs, mélanges de
gaz, pression d'enceinte variable …) sur des bancs et des enceintes instrumentées dédiées permettant
d'avoir le maximum de liberté dans la réalisation d'expériences in-situ (analyses par camera rapide ou
caméra thermique, mesures de réflectivité …). Des validations sur machines industrielles seront également
réalisées, le but final étant de contribuer à une évolution des conditions expérimentales du procédé SLM et
de son environnement gazeux via une meilleure compréhension de la physique associée.
Le travail de thèse sera réalisé dans le cadre d'une collaboration entre AIR LIQUIDE et le laboratoire PIMM
(Groupe Laser) de l'ENSAM- Paris.
______________________________________________________________________________________
Localisation de la thèse: PIMM (Arts et Métiers, 75013 Paris) ≈ 80 %, Air Liquide (les Loges en Josas, 78) ≈ 20 %
Début de thèse: Septembre-Octobre 2017
Profil Recherché: Master Recherche en Energétique (+ Thermique-mécanique des fluides) ou Physique des matériaux,
+ goût prononcé pour l'expérimentation. Une connaissance des procédés laser serait un plus appréciable.
Dossier à fournir : CV + lettre de motivation
Rémunération : Bourse CIFRE, de l'ordre de 1750 €/net
Contact: Patrice Peyre (Laboratoire PIMM, CNRS) : patrice.peyre@ensam.eu

Mechanical modelling and seismic analysis of the sources of glacial earthquakes in polar regions

Statut: 
En cours
Contact: 
Olivier CASTELNAU

Description of the proposed PhD can be found here.

Etude de la matrice polyester insaturé dans un composite SMC en vue de l’optimisation du procédé

Statut: 
En cours
Contact: 
Abbas TCHARKHTCHI

Résumé
Le procédé de mise en forme des pièces en composites thermodurcissable SMC est un procédé réactif. Dans ce type de procédé, la synthèse de la matrice et la fabrication de la pièce se réalisent simultanément lors de l’opération de compression. La réaction chimique entre les composants entraîne une augmentation substantielle de la viscosité. Lorsque la viscosité du système réactif atteint une certaine valeur (point de gel), le polymère commence à solidifier suivant une cinétique rapide rendant très difficile l’optimisation et le contrôle du procédé réactif. De plus, le nombre de paramètres influant est très important. Par conséquent, il est pratiquement très difficile d’obtenir des pièces de morphologie homogène, d’orientation des renforts contrôlée ou d’épaisseur constante. Ainsi, les propriétés mécaniques attendues de la pièce composite seront mal maîtrisées. Les dispersions sur les propriétés mécaniques deviendront trop importantes ce qui rendra très difficile toute approche de modélisation pour le dimensionnement des structures.
Cette variabilité des données d’entrée (morphologie, propriétés de la matrice, orientation des renforts etc.) fragilise fortement la robustesse de toute approche prédictive pour le dimensionnement des structures. Ce problème devient encore plus critique dans le cas de chargement de type fatigue ou crash.

Dans ce contexte, afin d’optimiser le procédé de SMC, la société AEE nous demande de réaliser une étude pour déterminer l’influence des paramètres du procédé sur la performance du produit obtenu. Pour atteindre cet objectif, il est nécessaire de réaliser plusieurs études dans les domaines suivants :
- Chimie (mécanisme réactionnel ; modélisation de la cinétique chimique ; évolution du taux d’avancement de réaction, suivi expérimentale validation du modèle par comparaison avec les résultats expérimentaux).
- Rhéologie (modèle rhéocinétique ; influence du taux d’avancement de réaction sur la rhéologie du système réactif, analyse expérimental de l’évolution de la viscosité, validation du modèle rhéocinétique par comparaison avec les résultats expérimentaux)
- Thermique (influence de la température sur les constantes de vitesse des réactions, Influence de la température sur la viscosité ; Influence de la température sur les propriétés mécaniques de la matrice après la synthèse).
- Ecoulement (simulation de l’écoulement, orientation des fibres,…)

En conséquence, l’optimisation de ce procédé implique l’étude du trois aspects majeurs :
- La cinétique de la réticulation de la matrice polyester insaturé en mode dynamique,
- La Modélisation de l’évolution de la viscosité en fonction du temps d’avancement de la réaction et en fonction du taux de cisaillement,
- La Simulation de l’écoulement du mélange réactionnel en tenant compte des transferts thermiques.

Cette étude sera réalisée dans le cadre d'une thèse CIFRE au sein du laboratoire des Procédés et Ingénierie en Mécanique et Matériaux (PIMM) à l’ENSAM de Paris. sous la direction d'Abbas Tcharkhtchi et Joseph Fitoussi.
Le début de thèse sera janvier 2017

Avec un profil en mécanique et matériau, le candidat doit :
- être un bon expérimentateur
- disposer des prérequis en science des polymères et plasturgie
- avoir des connaissances liées à l’utilisation des outils de calcul et être intéressé par la simulation

Offre de thèse : "Nocivité en fatigue et contrôle de défauts produits par fabrication additive"

Statut: 
En cours
Contact: 
Patrice PEYRE

Nous recherchons un candidat pour une thèse se divisant en trois thèmes principaux : la fabrication additive d'éprouvettes de fatigue, le développement et la mise en œuvre de méthodes d’évaluation non destructives des défauts créés lors du procédé, et l'étude de l’influence des défauts sur la tenue en fatigue de ces éprouvettes.

Le lien ci-dessus propose un descriptif plus détaillé de ce sujet de thèse, réalisée en collaboration avec le LIST (CEA, Saclay) et l'I2M (ENSAM, Bordeaux) :

Offre de thèse: "Initiation, évolution et modélisation de l’endommagement de composites à matrice métallique Fe‐TiB2"

Statut: 
En cours
Contact: 
Katell DERRIEN
Contact: 
Zehoua HAMOUCHE

Ce projet portera sur la caractérisation des mécanismes de déformation plastique et d’endommagement dans les composites Fe-TiB2, et notamment leur influence sur la rigidité effective du composite. L’objectif final est de pouvoir contrôler les propriétés spécifiques du composite lors de la déformation à froid.
L’étude proposée se base sur une approche expérimentale, numérique et analytique afin de :

1. Déterminer expérimentalement le taux d’endommagement initial puis son évolution lors d’essais de flexion/traction in-situ MEB-EBSD couplées à des mesures de champs de déformation par corrélation d'images et à la technique de l'émission acoustique.
2. Modéliser et simuler l’initiation et la propagation de l’endommagement par la méthode FFT et/ou par éléments finis. La modélisation micromécanique de la décohésion pourra également être abordée sous la forme d’une extension du modèle d’endommagement de Gurson par une approche de zone cohésive. La prédiction de l’endommagement permettra ensuite de déterminer les propriétés élastiques (i) numériquement par des calculs en champs complets par FFT et (ii) analytiquement par l’utilisation de schémas d’homogénéisation de type Mori-Tanaka.
3. Optimiser les conditions de mise en œuvre des composites Fe-TiB2 en contrôlant l’endommagement lors de la déformation plastique afin de conserver les propriétés spécifiques du composite après mise en forme à froid.

Voici un lien vers un descriptif plus détaillé du sujet : http://pimm.paris.ensam.fr/webfm_send/574

Offre de thèse : "Fabrication Additive par fusion laser sélective (SLM) d’un superalliage base nickel. Relations procédé – microstructures – propriétés mécaniques."

Statut: 
Pourvu
Contact: 
Frédéric ADAMSKI
Contact: 
Patrice PEYRE

Ce sujet de thèse à composante expérimentale porte sur la fabrication additive par SLM d'un superalliage à base nickel. L'objectif principal est de comprendre les relations entre les paramètres du procédé, les microstructures de l'alliage et ses propriétés mécaniques, afin d'optimiser la fabrication de pièces fonctionelles.

Voici un lien vers un descriptif plus détaillé du sujet :

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