Les offres d’emploi de l’unité de recherche

L’endodontie moderne repose largement sur l’utilisation de limes en alliages à mémoire de forme (AMF) en Nickel-Titane (NiTi), dont la flexibilité induite par superélasticité permettent de traiter efficacement des canaux radiculaires complexes. Toutefois, la durabilité de ces instruments reste limitée par des phénomènes de fatigue fonctionnelle et structurelle, ainsi que par des risques accrus de ruptures instrumentales signalées par les professionnels de santé. Pour répondre à cet enjeu de santé publique et de sécurité, le projet ANR ENDOPTISHAPE vise à développer un outil numérique prédictif global d’aide à la conception et à la pratique clinique.

C’est dans ce contexte que s’inscrit cette thèse, hébergée au sein de l’équipe LEM3-MMSV située sur le campus Polytech Nancy et dans la continuité des précédents travaux menés par l’équipe. Le travail du doctorant consistera à développer une version avancée de la loi de comportement thermomécanique des AMF, en y couplant les effets de la plasticité, de l’endommagement et de la rupture du matériau. Les techniques numériques des équations constitutives seront revisitées afin d’accélérer le temps de calcul et améliorer la fiabilité et la robustesse des simulations. Cette nouvelle formulation sera implémentée via une routine matériau UMAT dans le code de calcul par éléments finis Abaqus. Parallèlement, le doctorant s’investira activement dans la caractérisation expérimentale au sein du plateau technique du laboratoire (plateau SMART), en améliorant l’essai de référence de pénétration-retrait (notamment grâce à l’intégration d’une enceinte climatique simulant la température buccale de 35 °C et l’utilisation d’un capteur d’efforts multiaxial). Des investigations similaires seront également menées pour caractériser les performances de l’instrument en flexion-torsion. Enfin, le travail inclura une phase essentielle de confrontation entre les données expérimentales et les prédictions numériques pour valider le modèle développé.
Ainsi, quatre axes de travail fortement connectés seront considérés pour mener à bien ce projet de thèse.

The LEM3 at the Université de Lorraine is seeking highly motivated candidates for a fully funded PhD position focused on the dynamic response of porous materials under successive shock loading. The project combines advanced analytical modeling, numerical simulations (Abaqus), and international experimental collaboration to investigate void closure, re-opening mechanisms, and dynamic spall fracture.

We are seeking a highly motivated PhD candidate to join our research team working on advanced characterization approaches for fast screening of elastic and plastic properties of metallic materials at the microscale.

Le cœur du projet de thèse consiste à intégrer explicitement les effets d’interaction entre vides dans l’analyse du comportement dynamique des matériaux poreux. Dans ce cadre, le ou la candidat(e) sera amené(e) à développer des VER numériques destinés à confronter, par des calculs aux éléments finis, les prédictions du modèle analytique développé au cours de la thèse.

L’étude portera sur des structures soumises à des chargements dynamiques et comportant des vides cylindriques à section circulaire fortement élancés (de type aiguilles), insérés dans une matrice anisotrope. Ce travail combinera la prise en compte des effets de micro-inertie, de l’anisotropie structurelle et de l’anisotropie matérielle. Plus globalement, la démarche vise à proposer des stratégies d’optimisation de structures de protection soumises à des sollicitations dynamiques.

Le sujet de thèse proposé tente de répondre à deux problématiques, l’une liée à la recyclabilité des matériaux composites et l’autre liée à la décarbonation de la production de ces matériaux. Les pièces de type coque telles que les carénages, coques de bateau, ailes d’avions ou encore pales d’éoliennes sont aujourd’hui produites à base de résine thermodurcissables, qui ne sont pas recyclables.

Le polymère d’étude sera une résine thermoplastique Elium, donc recyclable, dont les propriétés sont préservées même après plusieurs dizaines de cycles de recyclage. Cette résine thermoplastique, développée par ARKEMA, a vocation à remplacer les résines thermoplastiques traditionnelles et ainsi augmenter le taux de recyclabilité des matériaux composites.

Afin de favoriser la décarbonation de la production de ces matériaux, les fibres synthétiques telles que le verre ou le carbone, très énergivores à produire, tendent à laisser place à des renforts naturels. Le renfort d’étude sera un renfort hybride de fibres de lin et de coco, alliant propriétés mécaniques et réduction de l’hydrophilie caractéristique des fibres naturelles.

• Simulation de l’instabilité structurale de tubes métalliques confinés, sous pression externe.
• Préciser les critères d’instabilité structurale qui pourraient conduire au flambement.
• Identifier la sensibilité du comportement au flambement aux différents paramètres de l’interface, notamment sa rigidité et son épaisseur (en valeur moyenne et hétérogénéité).
• Identifier les marges de dimensionnement tout en maintenant un niveau élevé de fiabilité du chemisage des alvéoles HA.

L’originalité de ce projet est d’investiguer la fonctionnalisation par anodisation de surfaces smatées d’un alliage complètement biocompatible (TiNb) élaboré de manière in situ en LPBF.

Cette méthode d’élaboration nous permettra de moduler la composition chimique et de s’affranchir de la contrainte des nuances de poudres de titane commercialement disponibles.

Ce présent projet doctoral vise ainsi à investiguer un couplage entre deux traitements de surfaces : chimio-mécanique d’une part via un grenaillage ultrasonique (SMAT pour Severe Mechanical Attrition Treatment) et électrochimique (anodisation) d’autre part. Le SMAT permet de modifier la micro-rugosité de surface, ce qui faciliterait la formation et la croissance des nanotubes en surface par anodisation. Le projet permettra également d’explorer une autre piste : la capacité du SMAT à optimiser la chimie de surface en intégrant des éléments favorisant la catalyse et la germination des nanotubes en surface. Enfin, si voie SMAT+anodisation s’avère concluante en termes de fonctionnalisation de surface, ce couplage permettra de se passer de l’étape chronophage d’usinage/rectification traditionnellement effectuée sur une pièce brute LPBF.

L’objectif est de développer un workflow de « Virtual Testing » permettant de prédire avec robustesse les charges critiques et les mécanismes gouvernants la ruine de ces structures.

Les travaux de recherche associés à ce projet se répartissent de manière équilibrée entre développements numériques (implémentation de critères de bifurcation sous Abaqus/Standard, scripts d’automatisation Python/C++) et validation sur des bases de données d’essais industriels sur pièces réelles.

The aim of the thesis will be to propose:
(1)Metallurgical and mechanical characterization of NiTI additive manufacturing parts with several properties.To this end, the PhD student will define a materials experimental plan and will manufacture her/his specimenson the FA platform.
(2)Optimizing the heat treatments associated with NiTi in the context of FA.
(3)The production and characterization of multi-property architectural structures with a medical application.
(4)Implementing the data obtained in the AMF models developed at LEM3 (Smart+) and I2M (3Mah) as part of theproject (thesis no. 2).

He or she will characterize the samples using all the equipment on the Micromeca (microscopy) and Mecarhéo (mechanical characterization) platforms