R-2024032127 Modélisation numérique de la propagation des fissures dans des structures complexes (F/H)

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Contexte
Précurseur dans la mobilité durable, Michelin s'engage dans de nouvelles conceptions liées à l'architecture et aux matériaux des pneumatiques, dans une logique de réduire le coût des modèles et leur empreinte environnementale tout en conservant la robustesse vis-à-vis des différents usages du marché. Assurer le maintien des performances exige une bonne compréhension du fonctionnement de la matière à des échelles de plus en plus fines.
Un des points clé pour la performance endurance est la compréhension du point de fonctionnement en fissuration. Cette étude est réalisée aussi bien au niveau global que local à travers des simulations numériques, via à des outils développés en collaboration entre l'équipe du développement du logiciel de calcul par élément finis de la MFP Michelin et des partenaires académiques. Le sujet proposé vise à continuer et améliorer le travail effectué ces dernières années sur l'analyse numérique de la propagation de la fissure dans des éprouvettes de composite (gomme et câble métallique).

Mission
La mission se partage en deux volets :

• Le premier volet consiste en un travail autour des méthodes numériques d’évaluation du taux de restitution d’énergie. En effet les codes de calcul utilisés sont complexes et l’approche nécessite d’être robustifiée et flexibilisée. D’autre part, les paramètres potentiellement influents sont nombreux et il convient de mieux maîtriser leurs effets. Cette partie du stage consistera donc, en lien avec les équipes travaillant sur le solveur interne Michelin, à analyser la situation, puis à proposer des solutions et enfin à les implémenter, tant dans le solveur (C++) que dans les scripts de pilotage (bash, python), en mettant en évidence l’influence des paramètres numériques de la méthode.

• Le second volet consiste en l’analyse par éléments finis de configurations issues de manipulations expérimentales sur des éprouvettes de câbles noyés dans de la gomme et acquisition de formes de fissure par tomographie, ces résultats expérimentaux étant déjà disponibles. Cette analyse doit permettre d’éclairer les mécanismes de propagation autour de câble, notamment selon les différentes caractéristiques du câble et de la gomme environnante. Après une étude bibliographique, l'objectif sera de modéliser la propagation de différentes configurations des fissures complexes, ce qui nécessite la mise en oeuvre efficiente de maillage et de découpes robustes du maillage. La partie initiation de la fissure sera considérée connue.La réalisation des deux volets ne sera pas nécessairement séquentielle mais pourra être réalisée en partie en parallèle. Un soin particulier sera apporté au traitement numérique du contact au voisinage de la fissure, au traitement des conditions limites, au choix du critère de propagation de fissure.

Délivrables

• Étude bibliographique pour s'approprier le problème mécanique et les solutions numériques envisageables

• Développement et amélioration de la méthode existante de modélisation par éléments-finis adaptée à l'étude de l’éprouvette

• Étude de l'impact des différents paramètres numériques de la méthode

• Comparaison avec des résultats de test

• Rapport de synthèse

Apport pour le candidat

• La découverte de la R&D dans le monde industriel.

• La découverte des nouveaux outils de simulations et le mode de validation

• Le travail sur une méthodologie de calcul par éléments finis

• Le travail conjoint d’une analyse par éléments finis et d’une approche expérimentale

• L'utilisation d'outils numériques "théoriques" à des fins concrètes et utiles au développement du produit

Compétences

• Formation en mécanique

• Méthode des éléments-finis

• Connaissance d’un langage de programmation (C++ de préférence)

• Connaissance de l’environnement Linux est un plus

• Connaissance de langage de script shell ou python est un plus

• Connaissance de l’outil de CAO Catia est un plus

Niveau d'étude
en cours de formation Bac+5

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