Thèse Métamatériaux Avancés à Absorption d'Énergie pour l'Atténuation des Impacts Modélisation Numérique et Validation Expérimentale Appliquées à la Protection des Batteries et aux Structures Adap 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 : Laboratoire d'Ingénierie des Systèmes de Versailles Direction de la thèse : Lahouari BENABOU ORCID 0000000205755782 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-07-31T23:59:59 Ce projet de thèse vise à concevoir et optimiser des métamatériaux auxétiques légers, fabriqués par impression 3D, pour des applications concernant, par exemple, les batteries de véhicules électriques ou d'autres types de structures contre les impacts à haute énergie. Afin de contourner les coûts de calcul prohibitifs liés à la simulation de millions de cellules par la méthode des éléments finis traditionnelle (FEA), l'étude propose une approche basée sur l'intelligence artificielle. Sur une période de 36 mois, le projet générera des données expérimentales d'impact à haute vitesse sur des structures hybrides multi-matériaux, entraînera un réseau de neurones guidé par la physique (PINN) pour assimiler les lois de comportement complexes, et intégrera ce modèle IA directement dans le solveur explicite d'Abaqus via une routine utilisateur VUMAT. À terme, cette approche vise à réduire les temps de calcul des simulations de crash tout en garantissant une précision numérique acceptable. Le développement des véhicules électriques et des systèmes de stockage d'énergie à haute performance impose des exigences accrues en matière de sécurité, de fiabilité et de durée de vie des batteries lithium-ion. Dans ce contexte, les boîtiers de batteries jouent un rôle essentiel en assurant le confinement mécanique des cellules et la régulation des contraintes internes générées par les cycles de charge/décharge, les variations thermiques et les phénomènes de dégazage. Toutefois, les mécanismes de déformation, de fatigue et d'endommagement des matériaux de ces structures restent encore mal maîtrisés, en particulier dans des conditions de fonctionnement extrêmes. Afin de répondre aux enjeux liés à la fiabilité structurelle et à la sécurité des batteries lithium-ion soumises à des sollicitations extrêmes, cette recherche s'articulera autour des objectifs suivants :- Caractériser l'évolution microstructurale des matériaux du boîtier sous chargements thermomécaniques cycliques.- Évaluer comment les déformations des matériaux et des éléments de structures influencent la régulation de la pression interne et l'efficacité électrochimique.- Proposer un système d'alerte précoce en cas de défaillance structurelle.

Le candidat devra posséder un diplôme de Master ou équivalent dans le domaine de la mécanique et des matériaux. Une expérience dans le domaine de la simulation par éléments finis est nécessaire, ainsi qu'une connaissance des outils de simulation numérique (Python, Matlab). Le candidat sera amené à travailler avec des chercheurs de profils différents dans un champ multidisciplinaire, et devra donc posséder de bonnes capacités de communication et de synthèse.

• Python
• Éléments finis
• MATLAB
• Chimie