Stage – Développement d’un modèle réduit pour simuler le comportement mécanique non linéaire des structures lattices
Detail de l'annonce :
SUJET DU STAGE : DÉVELOPPEMENT D’UN MODÈLE RÉDUIT POUR SIMULER LE
COMPORTEMENT MÉCANIQUE NON LINÉAIRE DES
STRUCTURES LATTICES
Au sein de l’Institut de Recherche Technologique SystemX, situé au
coeur du campus scientifique d’excellence mondiale de Paris-Saclay,
vous prendrez une part active au développement d’un centre de
recherche technologique de niveau international dans le domaine de
l’ingénierie numérique des systèmes. Adossé aux meilleurs
organismes de recherche français du domaine et constitué par des
équipes mixtes d’industriels et d’académiques, ce centre a pour
mission de générer de nouvelles connaissances et solutions
technologiques en s’appuyant sur les percées de l’ingénierie
numérique et de diffuser ses compétences dans tous les secteurs
économiques.
Vous serez encadré par un ingénieur chercheur SystemX du domaine
calcul scientifique et optimisation. Vous travaillerez au sein du
projet de recherche exploratoire « Modèle numérique efficace du
comportement mécanique non linéaire de structures lattice et
optimisation topologique de la structure lattice pour la fabrication
additive » dont le partenaire académique ENS Paris Saclay.
Le poste est basé à l’IRT SystemX – Gif sur Yvette
PRÉSENTATION DU SUJET DU STAGE
OBJECTIFS DU STAGE
La présence de structures lattices augmente dans les domaines de la
fabrication, en particulier dans les applications aéronautiques,
spatiales et biomédicales en raison de leurs avantages de rapports
résistance / poids élevés, d’absorption d’énergie,
d’amortissement acoustique et vibratoire. Néanmoins, il y a
quelques inconvénients à cette méthode de fabrication. Les
structures lattices fabriquées de manière additive ne sont pas des
structures géométriquement parfaites par rapport à leurs modèles
CAO nominaux. Ces défauts géométriques influencent le cycle de vie
des structures lattices et modifient leurs réponses mécaniques. Les
défauts géométriques dans les structures lattices dus à la
fabrication additive sont la rugosité, l’ondulation et la variation
de forme.
Trouver un modèle d’éléments finis (EF) approprié qui n’est
pas coûteux mais efficace pour prendre en compte les défauts
géométriques est une tâche difficile. Alors que les éléments
solides permettent de modéliser correctement, le coût de calcul est
considérable pour une grande structure lattice. D’autre part,
l’utilisation d’éléments de poutre réduit considérablement le
coût de calcul. mais, ils ne peuvent pas modéliser correctement
l’intersection des jonctions.
Dans ce projet, nous souhaitons développer un modèle réduit dans
lequel les effets des phénomènes non linéaires (tels que les
grandes déformations et la plasticité) ainsi que les défauts
géométriques sont pris en compte. Cela devient plus difficile si les
critères de conception tels que la fatigue, les vibrations,
l’acoustique, l’absorption des chocs entrent en considération.
Différentes activités du stage sont prévues dans ce cadre :
– Un outil de simulation numérique des structures lattices en
python et basé sur les logiciels open-source (Salome & Code_Aster)
est disponible. Un travail sera réalisé pour créer et analyser des
structures lattices et faire le post-traitement des résultats.
– Un travail spécifique de développement d’un modèle réduit
prenant en compte les effets non-linéaires sera effectué
MISSIONS :
– Réaliser l’état de l’art sur la modélisation numérique des
structures lattices ;
– Prise en main des briques numériques de l’IRT SystemX pour
créer et analyser des structures lattices;
– Développer une brique numérique du modèle réduit innovant des
structures lattices basé sur la théorie de
homogénéisation/énergie élastique ;
– Validation des comportements mécaniques (déplacement et
contrainte von Mises) du modèle réduit par rapport aux ceux des
modèles 3D des structures lattices de type BCC et BCCZ.
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES SUR LE SUJET :
1. Ravari, M. R. K., Esfahani, S. N., Andani, M. T., Kadkhodaei, M.,
Ghaei, A., Karaca, H., Elahinia, M., 2016, “On the effects of
geometry, defects, and material asymmetry on the mechanical response
of shape memory alloy cellular
lattice structures,” Smart Mater. Struct. 25, pp. 1-14.
2. Tsopanos, S., Mines, R. A. W., Mckown, S., Shen, Y., Cantwell, W.
J., Brooks, W., Sutcliffe, C. J., 2010, “The influence of processing
parameters on the mechanical properties of selectively laser melted
stainless steel microlattice structures,” J. Manuf. Sci. Eng., 132.
3. Campoli, G., Borleffs, M. S., Amin Yavari, S., Wauthle, R.,
Weinans, H., Zadpoor, A. A., 2013, “Mechanical properties of
open-cell metallic biomaterials manufactured using additive
manufacturing,” Mater. Des., 49, pp. 957–
965.
4. Gümrük, R., Mines, R., 2013, “Compressive behaviour of
stainless steel micro-lattice structures,” Int. J. Mech. Sci., 68
pp. 125–139.
5. Rathore, J. S., Mang, Ch., Vienne, C., Quinsat, Y., Tournier, Ch.,
2021, “A methodology for computed Tomographybased non-destructive
geometrical evaluations of lattice structures by holistic strut
measurement approach,” J.
Manuf. Sci. Eng., 143.
Profil et compétences
De formation : De formation : BAC +5 (Master 2)/école d’ingénieur
3ème année, dans le domaine du traitement de signal, de l’analyse
des données ou des télécommunications
COMPÉTENCES :
– mécanique de solide ;
– théorie de plasticité ;
– théorie de grand déplacement ;
– méthode d’éléments finis;
– modèle réduit ;
– théorie de homogénéisation ;
– programmation scientifique (Python).
APTITUDES PERSONNELLES :
– Doté de capacités d’analyse, d’une forte autonomie et d’un
esprit d’initiative ;
– Capacité à travailler en mode projet : rendre compte de
l’avancement des travaux et communication des résultats ;
– Aptitude à communiquer aussi bien à l’oral qu’à l’écrit
(en français et/ou anglais) ;
– Travail en mode collaboratif
INFORMATIONS CLÉS
DURÉE DU STAGE : 4 à 6 mois
DATE DE DÉMARRAGE ENVISAGÉE : Avril-Mai 2022
LOCALISATION DU POSTE : Cluster Paris Saclay (91)
RÉFÉRENCE DE L’OFFRE À MENTIONNER DANS L’OBJET DE VOTRE E-MAIL
DE CANDIDATURE : DSR-2022-34-Explo
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