SUJET N°1 : (SUJET POURVU) Implémentation et validation d’une loi de comportement anisotrope viscoélastique 3D de Matériaux Composites

Logiciel : Abaqus, développement de usermat

Il s’agit de faire une exploration des lois de comportement existantes et de faire l’intégration d'un modèle viscoélastique en série de Prony pour matériaux composites sous forme de subroutine ABAQUS Vuser mat.

Article de Reference : S Helaili and M Chafra, « Anisotropic visco-elastic properties identification of a natural biodegradable ALFA fiber composite », Journal of Composite Materials 2014 48: 1645 originally published online 3 June 2013 DOI: 10.1177/0021998313488811

· Utiliser les propriétés des tableaux 5 et 7 pour le composite unidirectionnel alfa/pmma 45%

· Utiliser les propriétés des tableaux 8 et 9 pour les composite tissé alfa/pmma 40%

Validation :

• comparer le comportement élastique de la loi de matériau implémentée par rapport à une loi de comportement orthotrope ou anisotrope existante sous Abaqus

o exemples :

§ étirer une plaque, un échantillon mince

§ écraser un profilé cylindre (ou carrée) selon son axe principal

ð la loi de matériau implémenter doit à ce niveau donner les mêmes résultats que les lois existantes

• dans une seconde simulation, refaire le même test mais en prenant en compte les termes viscoélastiques de la loi de comportement et analyser les différences

• une dernière simulation peut être consacrée à une analyse harmonique et une optimisation des séries de Prony pour obtenir le meilleur amortissement.

Application :

• une structure aéronautique ou une autre structure soumise à des vibrations

SUJET N°2 : Développement de modèle numérique de cellules composites RVE.

Logiciel: Ansys

Travail à faire : développer les modèles numériques paramétriques sous le code Ansys.

Réaliser des calculs d’homogénéisation.

Validation du modèle : comparer les propriétés homogénéisées a des références de recherche (des tests physiques dans des articles scientifiques)

SUJET N°5 : Identification de coefficients d’une double transformé de fourrier et implémentation sur Matlab

Il s’agit d’explorer et d’améliorer un code existant de calcul de coefficients de séries de Prony résultant d’une homogénéisation. Le code existant a été développé sous Matlab. Le code fait appel en mode batch à Ansys pour des calculs numériques en éléments finis. Les résultats de calcul sont ensuite traités sous Matlab pour déterminer les coefficients de séries de Prony. Dans le cas de modèles complexes, des difficultés d’identification des Séries sont constatée.

Profil: Mastère en Mathématique (ou équivalent)

Logiciel : Matlab/Python, Ansys

Travail demandé : Analyser le code existant et comprendre le processus du calcul actuel. Proposer une amélioration sur la méthode numérique de calcul par double transformation de fourrier. Dans la mesure du possible, analyser la complexité et rendre le code plus rapide et moins cher en termes de puissance de calcul. Implémenter la partie calcul éléments finis sous Matlab.

SUJET N°6 : Usages des nano-composites comme Renforts

Logiciel: Ansys

Travail demandé : Faire une analyse bibliographique sur les nano_composites et leurs usage comme renforts. Proposer une technique et identifier les propriétés mécanique suite au renforcement.

SUJET N°7 : Usages de composites unidirectionnel ou stratifié dans des application en Genie Civil

Logiciel: Ansys ou Comsol

Travail demandé : Développer un modèle numérique d'une poutre en Béton renforcée par des barres d'acier. Remplacer les barres d'acier par des renforts a base de composites et proposer la forme et les propriétés adéquates pour avoir un comportement acceptable.

SUJET N°8 : Etude et calcul pour l’introduction de matériaux comme l’aluminium et la fibre de Kevlar

Logiciel: Ansys ou Abaqus

Améliorer les performances de structures vis-a-vis du Crash

o Le kevlar est un matériau absorbant les chocs à grande vitesse. L’étude de son adaptation est nécessaire pour juger son comportement

o L’aluminium est un matériau présentant un comportement élastoplastique intéressant : étude de la jonction composite-aluminium.

Travail demandé : étudier analytiquement le comportement de stratifiés et plaque sandwich renforcés par des plys aluminium ou/et a base de Kevlar

Faire un modèle numérique simulant l’énergie absorbée de crash.

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Encadrant : Sofiene HELAILI, Enseignant Chercheur (LASMAP), Diplômé de l’Ecole Polytechnique de Tunisie

Formations : Des formations seront assurée par l’encadrant :

• Calcul éléments finis sur ANSYS

• Calcul en Mode Batch avec ANSYS Apdl et développement de codes Apdl

• Traitement de fichiers ASCII et résultats de calcul avec MATLAB

• Méthodes de calcul numériques et leurs applications dans la R&D et dans l’industrie