Domaine, spécialité : Physique de la matière condensée
Mots-Clés :
Fracture, mécanique expérimentale, physique non-linéaire et physique statistique
Unité d’accueil : SPEC / SPHYNX
Résumé
Ce stage vise à étudier les phénomènes de rupture thermiquement activés, tels que le fluage et la fatigue, dans les matériaux hétérogènes, en combinant des expériences contrôlées sur des matériaux modèles à base de polymères et des approches issues de la physique statistique. L’objectif est d’obtenir des données expérimentales statistiquement représentatives afin de développer et de valider des modèles théoriques de propagation des fissures thermiquement activée.
Sujet détaillé
Du pare-brise qui se fissure à l’effondrement des bâtiments, la rupture des structures empoisonne, dégrade, voire ravage notre quotidien. Prévoir celle-ci n’est pas une mince affaire ! La concentration des contraintes en pointe de fissure rend en effet le comportement observé à l’échelle macroscopique très sensible aux hétérogénéités du matériau à des échelles très fines. Et les dynamiques lentes parfois observées – illustrées par exemple par la durée qui peut séparer l’initiation d’une fissure dans un pare-brise et la rupture finale de celui-ci – viennent encore complexifier les phénomènes de rupture, en les rendant encore plus difficiles à prévoir.
Ces aspects statistiques, par essence, sont incompatibles avec le principe de déterminisme, pierre angulaire de l’ingénierie. En revanche, ils présentent certaines caractéristiques génériques, universelles, qui suscitent depuis une vingtaine d’années un vif intérêt dans la communauté de la physique statistique. Il a notamment été proposé d’identifier la fracturation d’un matériau hétérogène avec une transition de piégeage. Ce paradigme en effet, utilisé pour décrire des phénomènes aussi divers que le déplacement d’une ligne triple (mouillage) ou d’une paroi magnétique, permet de prendre explicitement en compte les inhommogénéités du matériau et la variabilité statistique sur la rupture, et ainsi mieux prévoir et contrôler les risques induits. En revanche, ce formalisme reste, pour l’instant, limité aux situations dites athermiques et ne permet pas de décrire les phénomènes de rupture thermiquement activés, rencontrés par exemple dans les problèmes de fatigue ou de fluage. Un verrou majeur, dans ce contexte, est d’obtenir des jeux de données fiables, statistiquement représentatifs, dans un sytème expérimental bien contrôlé, qui pemettront de guider et valider les développements théoriques.
C’est tout l’enjeu du projet de stage proposé ici. Il s’agira d’abord de fabriquer un matériau modèle de microstructure modulable par frittage en température et pression de billes polymères (PMMA et/ou polystyrène). Il s’agira ensuite de mener des expériences de fracture dans ces matériaux en asservissant le facteur d’intensité des contraintes qui caractérise le forcage appliqué sur la pointe de fissure. Il s’agira finalement d’analyser et interpréter les données obtenues au travers d’un modèle de dépiégeage thermiquement activé d’une variété élastique en potentiel aléatoire.
Ce stage s’inscrit dans le cadre du projet ANR DISCreep. Des interactions sont anticipées avec les différents membres du consortium. Le projet est à l’interface entre mécanique expérimentale, physique statistique et science des matériaux. Le candidat retenu aura ainsi l’opportunité de manipuler les outils théoriques et expérimentaux utilisés dans ces différents domaines.
Lieu du stage
France
Conditions de stage
- Durée du stage : 6 mois
- Niveau d’étude requis : Bac+5
- Formation : Ingenieur/Master
- Poursuite possible en thèse : Non
- Date limite de candidature : 1 mars 2026
Compétences requises
Langue : Anglais
Méthodes, techniques :
Mécanique expérimentale, imagerie, analyse statistique
Langages informatiques et logiciels :
Python
Liens utiles
Site web du laboratoire : https://iramis.cea.fr/spec/sphynx/