Physique de la fracture : mettre en évidence le rôle de l’échauffement local sur la dynamique des fissures

Sujet détaillé

Du verre brisé à l’effondrement des bâtiments, la rupture des structures empoisonne, voire ravage notre quotidien. Prévoir celle-ci n’est pas une mince affaire ! Cette question est classiquement abordée dans le cadre de la mécanique de la fracture de Griffith : une fissure ne peut commencer à se développer que lorsque la contrainte qui lui est appliquée (facteur d’intensité de contrainte ou taux de libération d’énergie, G) devient supérieure à une certaine valeur seuil, appelée énergie de rupture ou ténacité et définie comme une constante matériau et caractéristique de sa réponse à la rupture. Néanmoins, en désaccord avec ce formalisme, il existe des régimes de fissuration lentes observées à des niveaux de contrainte inférieurs à cette valeur seuil, rencontrées dans les problèmes de fatigue ou de fluage par exemple.

Il a été récemment proposé de considérer le processus de fissuration comme un processus thermiquement activé, dont la température prend explicitement en compte l’échauffement induit à la pointe de la fissure par les processus d’endommagement locaux. Dans les régimes de fissuration lente, cet échauffement a le temps de se diffuser dans le solide, de sorte que l’élévation de température reste faible. Cependant, l’augmentation de la vitesse de la fissure empêche la chaleur de s’échapper. Ainsi, la température à la pointe de la fissure devient significativement élevée, les éléments se brisent d’autant plus vite, le phénomène s’emballe, et le phénomène devient compatible avec la description de Griffith.
Ce nouveau cadre théorique est extrêmement prometteur, mais doit être testé et contraint expérimentalement. Il est en particulier nécessaire de prouver et quantifier l’élévation de température invoquée. L’objectif de ce stage est de mettre en place et optimiser une méthode nouvelle qui consiste à mettre en évidence cet échauffement localisé de manière post-mortem, par analyse micro-Raman de la carbonisation partielle d’une fine couche carbone préalablement déposé sur l’échantillon. La/le stagiaire retenu(e) aura ainsi l’opportunité de mettre en œuvre différentes méthodes avancées en physique de l’état condensé (dépôt par évaporation, microscopie Raman, …) et mécanique expérimentale (tests de fracture et méthodes d’analyse). A l’issue de ce stage, elle/il pourra poursuivre en thèse financée dans le cadre d’un projet ANR collaboratif intégrant L’Institut Terre et Environnement de Strasbourg (ITES), le laboratoire de Physique de l‘ENS Lyon, l’Institut Lumière Matière (ILM) de l’Université de Lyon, et le SPEC au CEA Saclay.

Ce stage/ cette thèse se déroulera au SPEC au CEA Saclay, situé sur l’Université Paris-Saclay à environ 25 km au sud de Paris. Il est à l’interface entre physique de l’état condensé, et mécanique des solides et sciences des matériaux. Le candidat retenu aura l’opportunité de manipuler les outils théoriques et expérimentaux utilisés dans ces trois domaines. Il s’inscrit dans un projet ANR collaboratif (ANR Hottips) incluant quatre laboratoires avec des expertises expérimentales, théoriques, et numériques diverses. Enfin, le caractère à la fois très fondamental et appliqué de cette recherche permettra au candidat de trouver à l’issue de la thèse de nombreux débouchés dans le monde académique et dans l’industrie.

Lieu du stage

CEA Saclay, Site de l’Orme des merisiers (91) Essonne, France

Conditions de stage

• Durée du stage : 6 mois
• Niveau d’étude requis : Bac+5
• Formation : Master 2
• Poursuite possible en thèse : Oui
• Date limite de candidature : 3 février 2025

Méthodes, techniques : Analyse micro-Rama

Responsable du stage

Daniel BONAMY
Tél. : +33 1 69 08 21 14
Email :