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Les enjeux de réduction significatifs des gaz à effets de serre incitent le secteur des transports à développer de nouveaux matériaux aux performances toujours meilleures : les composites à matrice organique (CMO) présentent un rapport module élastique / densité inédits et les composites à matrice céramique (CMC) peuvent évoluer dans des températures extrêmes. Que ce soit pour l’un ou l’autre de ces composites, Safran est un des leaders mondiaux de leur utilisation. Ces nouveaux matériaux imposent aussi de nouveaux besoins, toujours plus fins, en termes de contrôles, dont les performances doivent au moins être justifiées numériquement.
Ce stage vise à simuler la propagation d’ondes élastiques au contenu MHz dans des CMO dits tissés 3D. Pour ce faire, un code développé dans le cadre d’une thèse sera utilisé. [1-2] Il s’agit d’un code numérique 2D de simulations d’élasto-dynamique dit TDFD (Time Domain Finite Difference) basé sur un schéma numérique de Lebedev. L’ approche TDFD permet de réaliser un maillage simple de n’importe quelle structure hétérogène et utiliser un schéma numérique de Lebedev permet de simuler la propagation élastique dans un matériau entièrement anisotrope.
Il s’agira ici de valider cette modélisation et établir clairement son périmètre de validité pour un nouveau type de génération d’onde. Le travail sera réalisé en commençant par des cas simples (étude de la diffusion d’une onde élastique sur un cylindre par exemple) puis en augmentant progressivement la complexité jusqu’à pouvoir comparer les simulations avec des expérimentations sur matériau réel. Des conditions aux limites absorbantes seront aussi ajoutées au modèle, de même que des études prospectives pour simuler la propagation élastique dans d’autres matériaux (CMC, polycristallins, … )
Bibliographie :
[1] E. Cuenca, M. Ducousso, A. Rondepierre, L. Videau, N. Cuvillier, L. Berthe et F. Coulouvrat, Propagation of laser-generated shock waves in metals : 3D axisymmetric simulations compared to experiments, J. of Appl. Phys., 128 (2020).
[2] E. Cuenca, LASer Adhesion Test of the LEAP engine fan blade in 3D woven composite. Modelling and experiments, thèse de doctorat, Sorbone Université (2022)