Les offres d’emploi de l’unité de recherche

Le candidat ou la candidate présentera des compétences numériques et/ou expérimentales en mécanique du solide appliquées à la biomécanique pour l’étude du système musculo-squelettique (modélisation éléments finis ou multicorps rigides, analyse du mouvement, caractérisation des matériaux ou des structures du corps humain …). Il/elle devra présenter un projet d’intégration se situant parmi les domaines de recherche du laboratoire, dans un contexte de recherche partenariale avec le monde industriel, académique et médical.
L’axe thématique regroupe essentiellement des enseignants-chercheurs. De ce fait, la formation par la recherche, la participation aux actions du programme ORION de l’Université de Lorraine et aux actions de vulgarisation (fête de la science, journées portes ouvertes, conférences grand public, …) est une composante à part entière de l’activité de tous les membres de l’équipe. La personne recrutée devra également s’inscrire dans cette démarche, en lien avec les membres de l’équipe.
Enfin, le candidat ou la candidate devra montrer une forte capacité à travailler en équipe et participer à la dynamique de projets de l’axe thématique Bio2MS.

Le candidat ou la candidate recruté·e participera aux travaux de recherche menés autour des procédés de fabrication additive métallique et tout particulièrement l’étude des relations microstructures/propriétés/paramètres du process, sur des matériaux conventionnels ou spécifiquement développés. Il ou elle s’impliquera tout particulièrement dans la mise en œuvre et l’évolution de la plateforme LPBF en collaboration étroite avec l’ingénieur de recherche en charge de la plateforme. Il ou elle s’impliquera également dans la caractérisation des matériaux précurseurs et la métallurgie/physique des poudres.
Le poste nécessite de solides connaissances en sciences des matériaux (une compétence sur les alliages de titane sera particulièrement appréciée) et en techniques de caractérisations microstructurales et mécaniques (essais mécaniques statiques, fatigue, amortissement).

En vertu de leur capacité de concentration d’énergie mécanique liées à une forte compression locale du volume, les attentes des matériaux auxétiques (caractérisés par un ou plusieurs coefficients de Poisson négatifs) à absorber des chocs à faible vitesse sont grandes. Le coefficient de Poisson est souvent considéré comme une métrique du comportement mécanique ; il conditionne fortement la capacité de déformation volumique dans le cas anisotrope tout en limitant fortement l’énergie de cisaillement, et donc la rupture ou l’endommagement local de la structure pour ce dernier mode de déformation. La concentration de matière induite par la compression volumique de matériaux auxétique leur permet de mieux résister aux contraintes internes générées lors d’un choc, et donc de préserver l’intégrité de la structure.

Le post doctorant aura en charge la partie de caractérisation expérimentale du matériau d’étude. Il devra caractériser les microstructures initiales afin de nourrir des modèles numériques. Il devra ainsi fournir des images 3D des distributions des phases, fournir des caractérisation cristallographiques, des informations de densité de dislocations. Il travaillera en collaboration avec des chercheurs experts des différentes techniques. Il devra être en mesure de proposer et de mettre en place des stratégies corrélatives pour combiner les différentes modalités d’acquisition, ainsi que de proposer les données produites dans des formats exploitables par les simulations.
Le post doctorant sera aussi amené à produire des caractérisations lors d’essais mécaniques permettant de nourrir et de valider les modèles développés

Fiche de poste disponible au lien pour postuler.

L’objectif du travail est de pouvoir tester l’ensemble des avancées du projet ANR EMICI au sein d’une configuration de circuits imprimés. Un premier volet concernera la modélisation de configurations locales, au niveau des points sensibles du circuit imprimé (par exemple trous traversants). Les simulations auront pour but d’intégrer à la fois le comportement thermo-viscoélastique des substrats, le comportement élasto-plastique du cuivre (écrouissage cyclique) et des éléments cohésifs au niveau des interfaces. Des modèles réduits ou homogénéisés de ces configurations critiques sont attendus. Des stratégies EF couplées à une IA sont tout à fait envisageables pour gérer les multiples configurations possibles. Dans un second volet, il est envisagé de modéliser une carte complète, en utilisant les résultats de l’étape 1. En effet, les dimensions des PCB (plusieurs dizaines de cm dans le plan et une épaisseur d’un millimètre intégrant des dizaines de couches) rendent impossible une simulation EF qui tienne compte de l’ensemble des échelles. Dans une troisième partie, grâce aux différents partenariats liés sur cette thématique (notamment le groupe Cimulec), un circuit imprimé réel sera défini et fabriqué. Ce PCB sera soumis à des essais de vieillissement en enceinte climatique. Le projet nécessite des développements numériques et comporte un aspect expérimental important. Un résultat secondaire de ce travail concernera la prédiction de la déformée du PCB après les opérations de fabrication. En effet, les circuits imprimés n’étant pas des assemblages symétriques équilibrés, des déformations résiduelles apparaissent suite à leur fabrication.

Le sujet de stage s’inscrit dans le projet de recherche SEHSAR « Surveillance Etendue du niveau d’Humidité des Sols argileux pour l’Adaptation et la Résilience du bâti face au changement climatique », porté par le Cerema en partenariat avec le BRGM, lauréat de l’appel à projets RGA France 2030 opéré par l’ADEME (Cerema, 2024). L’objectif du projet est de développer un outil de veille et d’anticipation du niveau de la sécheresse des sols argileux en France par la mesure in situ combinée aux algorithmes de l’intelligence artificielle pour une meilleure prise de décision et des applications comme l’humidification automatique et connectée du procédé MACH « MAison Confortée par Humidification » du Cerema (Ighil Ameur, 2024).

L’impression 4D apporte une nouvelle dimension à l’impression 3D, grâce à sa capacité à évoluer dans le temps. Le projet dans lequel s’inscrit le stage se concentre sur le domaine de la fabrication additive (FA) métallique (LPBF) en apportant cette 4ème dimension par l’utilisation d’alliages à mémoire de forme (AMF). Basé sur le savoir-faire des partenaires académiques et industriels en développement d’alliage et de FA, le projet propose l’émergence d’outils pour concevoir et fabriquer par impression 4D des structures architecturées à haute valeur ajoutée, par leur capacité à présenter une large gamme de réponses thermomécaniques. Elles offriront la possibilité de concevoir et de fabriquer des dispositifs médicaux innovants présentant des gradients de propriétés par combinaison d’état métallurgique (superélasticité, pseudoélasticité, effet mémoire) associée à la génération de géométries spécifiques (auxétiques, lattices).

Les prothèses médicales métalliques peuvent être élaborée avec une enveloppe afin d’empêcher tout développement biologique au sein de sa structure « lattice » interne. Un dépôt de nanoparticules de ZnO aux propriétés antibactériennes peut être ajouté sur l’enveloppe . L’objectif de cette thèse est d’utiliser un traitement de grenaillage ultrasonique (SMAT) dans le but d’optimiser les prothèses tant d’un point de vue de la tenue mécanique (fatigue cyclique) que de la maitrise de la chimie de surface (intégration biologique, dépôt ZnO). Le choix des paramètres de grenaillage ainsi que la conception de la chambre de traitement seront étudiés puis évalués par des caractérisations de surface et des gradients de microstructure.

L’objectif principal de cette thèse est d’identifier et de caractériser les propriétés micromécaniques des Kink-Bands et leurs distributions géométriques au sein des renforts de fibres naturelles, notamment le lin, dans des biocomposites fabriqués par impression 3D. L’accent sera mis sur le couple lin/PLA, en raison de ses propriétés écologiques et mécaniques intéressantes pour des applications industrielles.

La problématique centrale est de comprendre comment les conditions du contact initial (pression, rugosité, géométrie de surface) influencent la formation et l’évolution des transformations tribologiques de surface et du troisième corps dans un système bimatériau fortement contrasté (cuivre/acier).

En particulier, il s’agit de :

• Identifier les mécanismes responsables de la formation du troisième corps et de l’endommagement initial.
• Étudier l’influence des états de surface imposés (poli, rectifié, sablé, structuré) sur les comportements tribologiques.
• Développer une modélisation du contact tribologique en tenant compte de la géométrie et des propriétés mécaniques/thermomécaniques des surfaces en interaction.
• Évaluer l’impact de ces phénomènes sur la fiabilité des procédés industriels, en particulier les
  assemblages par boulonnage.

Il s’agit de poursuivre les travaux d’investigations expérimentales, de modélisation et de simulations numériques, réalisés au laboratoire sur cette thématique. Une campagne expérimentale complètera la base de données en cours de construction sur le comportement dynamique des nuances d’AMF et les modèles de comportement thermomécaniques disponibles seront étendus au domaine dynamique avec l’intégration des effets de la fréquence du chargement et la quantification du pouvoir amortissant. Enfin, les nouveaux développements seront couplés à des codes de calcul par éléments finis afin d’aboutir à un outil d’optimisation du pouvoir amortissant des structures en AMF se basant sur des facteurs matériels et géométriques. Chronologiquement, ce projet s’inscrit dans la continuité des travaux numériques entamés par l’équipe en considérant un système amortissant à base de ressort hélicoïdal et qui se sont poursuivis de manière à la fois numérique et expérimentale via l’acquisition d’une machine de traction dynamique sur une structure amortissante à un degré de liberté.

L’objectif de cette thèse est de mieux comprendre les mécanismes de rupture des structures aéronautiques soumises à des chargements multiaxiaux complexes. Plus précisément, notre attention se concentrera sur la compréhension de l’interaction et la compétition entre les instabilités matérielles (telle que la striction localisée) et les instabilités structurelles (telles que la striction diffuse ou le flambage élastoplastique) dans ce type de structures.

Offre de thèse bénéficiant d’un financement LUE (Lorraine Université d’Excellence) pour une collaboration entre Polytechnique Montréal (LAVA) et l’Université de Lorraine (LEM3 à Metz). Le projet porte sur l’influence de l’endommagement, ici la densification, d’un revêtement abradable de compresseur de turboréacteur sur le contact rotor / stator. Au LEM3, il est prévu d’établir des lois de comportement pour différents types de sollicitation (compression, cisaillement et traction) aux grandes vitesses de déformation et pour une large gamme de températures sur des matériaux ayant subi au préalable une densification maitrisée. Ces lois seront ensuite implémentées dans des modèles numériques développés au LAVA. Le / la doctorante partagera son temps de travail entre les deux sites.