Descriptif de fonction N° Fiche : DER/320 Intitulé du sujet : Post Doctorant Caractérisation de matériaux composites par problème inverse vibratoire (H/F) Thème : Identification de propriétés Vibro-acoustiques Date de début : 1/12/2014 Nom de projet : COPERSIM_Vibro (COmposites PERformance SIMulation, volet Vibro-Acoustique) Mots clefs : Vibrations, Dynamique des structures, Problème inverse, Matériaux composites, Caractérisation, Elasticité, Amortissement Encadrants : Charles PEZERAT, Frédéric Ablitzer Localisation : LE MANS Présentation IRT Jules Verne L’IRT Jules Verne :  est un centre de recherche mutualisé créé récemment, associant des industriels et des établissements de recherche et d’enseignement supérieur.  est positionné sur les technologies avancées de production pour élaborer des structures complexes composites, métalliques ou hybrides pour 4 secteurs clés : aéronautique (Airbus, Eads...), naval (DCNS, STX…), énergie (Alstom...), transport terrestre (Faurecia…).  comporte 5 axes thématiques : conception et intégration de structures complexes ; procédés innovants ; usine du futur ; éco-procédés ; contrôle.  vise un effectif à 10 ans de 250 personnes, dont 100 permanents de recherche et 100 doctorants/post doctorants. Présentation du contexte COPERSIM_Vibro est un projet de recherche propre de l’IRT Jules Verne qui débute en juin 2014 pour une durée de 42 mois. Son objectif principal est l’établissement d’une loi de comportement (ldc) adaptée à la vibro-acoustique et validée avec les méthodes de caractérisation ad-hoc. Il implique l’IRTJV et ses membres industriels et académiques suivants : PSA, RENAULT, PLASTIC OMNIUM, SOLVAY, le CETIM et le LAUM. Il s’inscrit dans « COPERSIM » composé de 3 autres projets : COPERSIM_Crash, COPERSIM_Fatigue et COPERSIM_Logiciel, d’un montant total de 5,5 millions d’euros. Description de la mission : Grace à leur faible poids et de leur haute résistance mécanique, les matériaux composites ont été adoptés en premier par l’industrie spatiale puis nautiques. Ils ont plus récemment retrouvés une place de choix chez les avionneurs qui affichent des objectifs de l’ordre de 60 à 75% de composites pour les avions de nouvelles générations (A350 XWB, Boeing 787). Ils regagnent aussi un très fort intérêt de la part des industries du ferroviaire et de l’automobile pour ne citer que les secteurs du transport, qui cherchent à les adopter pour alléger les véhicules et ainsi baisser la consommation énergétique et les émissions de CO2 tout en réduisant de façon conséquente les coûts de production. L’intégration de matériaux composites dans les structures n’a pourtant pas que des avantages, notamment il est bien connu que l’allègement et le raidissement de la caisse du véhicule va à l’encontre du confort acoustique interne des passagers qui pourrait être fortement dégradé. Pour remédier à cet inconvénient, de nombreux travaux de recherche ont été lancés dans la dernière décennie et sont toujours en cours de réalisation pour tenter d’élaborer des nouveaux matériaux composites dédiés à contrer les risques de dégradation du confort acoustique interne. En effet, le challenge consiste à concevoir et à élaborer des complexes fibres-matrices à fort pouvoir d’amortissement afin de réduire les niveaux vibratoires et acoustiques transmis dans l’habitacle. Les comportements dynamiques et vibro-acoustiques des matériaux composites doivent ainsi pouvoir être modélisés finement. Or, les caractéristiques mécaniques fortement anisotropes ne sont pas bien connues, la relation entre les lois de comportement aux échelles macros et micros ne sont pas maîtrisées. L’objectif principal du projet COPERSIM_VIBRO est de se doter d’outils expérimentaux et de méthodologies permettant de chiffrer les caractéristiques des matériaux composites aux échelles méso et macro. Ces caractéristiques doivent alors pouvoir être intégrées dans un calcul numérique classique de dynamique de structure et de rayonnement acoustique. De manière usuelle, ces paramètres sont identifiés par des essais en statique (pour les paramètres d’élasticité) et/ou extraits d’analyses modales sur éprouvettes, voir sur structures finalisées (principe de recalage). Ces types de caractérisation sont très utilisés dans l’industrie, de sorte que des logiciels dédiés (logiciel d’analyse modale et de recalage) et des bancs standardisés (banc Oberst) constituent des méthodes de caractérisation de références. IRT Jules Verne Chemin du Chaffault - 44340 Bouguenais [email protected] - www.irt-jules-verne.fr Ces approches d’identification sont très efficaces dans le cas de caractérisation de matériaux homogènes, où les coefficients recherchés dépendent peu de la fréquence, puisque les identifications se font, soit en statique soit aux alentours des fréquences propres de la structure testée. L’identification de l’amortissement à partir d’analyses modales est aussi limitée lorsque la structure est trop amortie et ne possède plus de comportement modal clair. Or, il s’avère que les matériaux composites ont des caractéristiques dépendantes fortement de la fréquence et peuvent avoir un amortissement très élevé. Le présent projet se focalise sur la mise au point d’une méthode d’identification originale permettant d’extraire les caractéristiques d’élasticité et d’amortissement de matériaux composites. Le travail proposé fait suite à une étude réalisée récemment dans le projet AMORTI (projet Région des Pays de la Loire) où le LAUM et le CETIM ont été partenaires. Il s’articule également avec les travaux d’une thèse menée en parallèle dans la chaire VIBROLEG de l’IRT Jules Verne. Les premiers travaux ont permis de mettre en avant la possibilité d’identifier localement (à l’échelle méso) les caractéristiques d’un matériau à n’importe quelle fréquence et dans des gammes de fréquences non modales. L’approche repose sur un détournement de la méthode RIFF [1][2](Résolution Inverse Filtrée Fenêtrée), initialement conçue pour identifier les sources vibratoires à partir de champs vibratoires mesurés. Les résultats obtenus dans AMORTI sont très prometteurs et ont fait l’objet d’une publication récente [3]. Références bibliographiques : [1] PEZERAT C., 1996, Méthode d'identification des efforts appliqués sur une structure vibrante, par résolution et régularisation du problème inverse, Thèse Sci., Ref ISAL0109, 138 p. [2] PEZERAT C., 2007, Caractérisation des sources vibratoires par problèmes inverses, Mémoire d'Habiliation à Diriger des Recherches, Ref HDR 2007-012, 2 tomes, 75 p. et 386 p. [3] ABLITZER F., PEZERAT C., GENEVAUX J.-M., BEGUE J., 2014, Identification of stiffness and damping properties of plates by using the local equation of motion, Journal of Sound and Vibration, http://dx.doi.org/10.1016/j.jsv.2013.12.013 Compétences - Connaissance des phénomènes vibratoires en dynamique des structures, - Modélisations vibratoires analytiques (plaques) et numériques (méthode des Eléments Finis), - Programmation de modèles et simulation sous Matlab, - Méthodes expérimentales en vibrations. Profil Docteur avec une spécialité dans le domaine des vibrations et/ou de la dynamique des structures avec une bonne connaissance des matériaux composites. Contact Merci de bien vouloir envoyer un CV détaillé, une lettre de motivation et une lettre de référence à : [email protected] IRT Jules Verne Chemin du Chaffault - 44340 Bouguenais [email protected] - www.irt-jules-verne.fr