Thèse Endommagement des Composites Élastomère-Câbles Textiles à Application Pneumatique 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 : 2026-06-15T23:59:59 Les pneumatiques se présentent sous la forme de structures composites constituées d'empilements de nappes intégrant des renforts câblés, métalliques ou textiles, orientés selon différentes directions et incorporés dans une matrice élastomère. Sous l'action des chargements complexes cycliques subis lors du roulage, certaines zones des pneumatiques sont susceptibles de s'endommager.

La thèse s'attachera à mieux caractériser les endommagements apparaissant au sein de nappes renforcées par des câbles textiles, et en particulier sous l'action de chargements cycliques entraînant de la compression, afin de mieux identifier les mécanismes à l'origine de ces endommagements. Dans la suite d'une précédente thèse consacrée à la caractérisation en fatigue de composites câbles textiles / élastomère soumis à des chargements cycliques de compression, cette thèse vise à étudier les phénomènes d'endommagement qui s'initient au niveau de l'interface câble textile / matrice.

Cette étude des mécanismes d'endommagement à l'interface câble textile / matrice sera conduite en associant étroitement démarche de simulation et démarche expérimentale. L'outil de simulation par éléments finis développé au LMPS pour cette application permet de représenter chacun des filaments constituant le câble textile, tout en prenant en compte les interactions des filaments périphériques du câble avec la matrice élastomère enveloppant le câble, en ayant recours à des maillages incompatibles pour les deux structures. Une des premières étapes de travail sera de mener des simulations de chargements représentatifs sur de petits échantillons de composites textile/élastomère afin de caractériser les champs de déformation dans la matrice à proximité des renforts textiles. Des essais représentant des conditions de chargement similaires seront conduits en parallèle dans un tomographe avec pour objectif de caractériser, en utilisant des méthodes de corrélation volumique numérique (Digital Volume Correlation -- DVC), les champs de déformation dans les échantillons, en particulier dans la matrice à proximité de l'interface avec le renfort textile. Des développements sur les méthodes et algorithmes de DVC seront nécessaires pour garantir une bonne précision de l'estimation du champ de déplacement dans la matrice élastomère. La comparaison entre les mesures obtenues par DVC et les résultats de simulation devra aider à recaler le modèle de simulation.

Dans un deuxième temps, on s'attachera à concevoir un essai en sollicitation cyclique destiné à reproduire les conditions de chargement présentes dans certaines zones du pneumatique, afin d'obtenir des endommagements similaires à ceux observés sur des pneumatiques en conditions réelles. On cherchera à caractériser, en utilisant conjointement les méthodes de DVC et la simulation numérique, les mécanismes à l'origine de l'apparition de fissures à l'interface câble textile/matrice, et à comprendre leurs effets sur l'endommagement des filaments des câbles textiles.

On attend de ces investigations une compréhension fine des mécanismes à l'origine des endommagements des câblés textiles afin de prévenir leur apparition.
Les développements récents dans les méthodes d'imagerie et de corrélation numérique volumique d'une part, et de simulation par éléments finis du comportement de câbles textiles en interaction avec une matrice élastomère d'autre part, permettent aujourd'hui d'envisager de décrire avec précision les mécanismes aux petites échelles se produisant à l'interface câble textile/matrice Caractérisation et compréhension des mécanismes à l'origine des endommagements à l'interface entre renforts textiles et matrice élastomère au sein de pneumatiques. L'approche associe démarche expérimentale, techniques de corrélation numérique volumique et simulation numérique. D'un point de vue expérimental des essais de sollicitations mécaniques seront conduits sous tomographe. Les méthodes de DVC visent à caractériser les champs de déplacement et les endommagements au sein des échantillons testés. Les résultats de simulation numérique de ces tests expérimentaux visent à mettre en évidence l'origine de ces endommagements à l'interface renfort textile/matrice élastomère.

Profil recherché :
- ingénieur(e) en mécanique et/ou matériaux
- connaissances en mécaniqus des milieux continus, modèles de comportement
- expérience en simulation numérique et programmation
- capacités d'analyse et de réflexion
- bonnes capacités rédactionnelles

• Logiciels de simulation-modélisation