Description

L'effet mémoire de forme et la super-élasticité des alliages à mémoire de forme (AMF) sont à l’origine de nombreuses applications d'ingénierie allant du biomédical à l'industrie aérospatiale. Ces propriétés, spécifiques aux AMF, résultent de la transformation de phase solide-solide dont la caractéristique principale, l'hystérésis, est largement étudiée en raison des applications industrielles qu’elle permet. L'hystérésis des AMF (impliquant une dissipation d'énergie) a notamment été utilisée pour absorber l'énergie des vibrations mécaniques et ainsi protéger les structures. Il est bien établi que la capacité d'amortissement des structures en AMF est influencée par plusieurs phénomènes tels que le couplage thermomécanique [1-4]. Avec le développement rapide du nouveau procédé de Fabrication Additive (FA), il est possible d'améliorer considérablement la capacité d'amortissement des dispositifs en AMF en combinant les propriétés « intelligentes » intrinsèques aux AMF (super-élasticité, effet mémoire de forme) et l'optimisation de la microstructure des AMF en utilisant le procédé de FA (matériaux architecturés et structures cellulaires).
L'objectif de cette thèse est de développer un nouveau concept pour les dispositifs d'amortissement en AMF non seulement pour améliorer l'efficacité d'amortissement (capacité d'amortissement plus élevée et plus faible) mais aussi pour minimiser la déformation plastique permanente dans les dispositifs, permettant ainsi la récupération de leur formes initiale après des chocs (« auto-centrage » à l'aide de l’effet mémoire de forme). Pour atteindre ces objectifs, le doctorant étudiera et modélisera le procédé de FA des AMF et caractérisera les propriétés thermomécaniques du matériau issu de la FA [5]. Enfin, une nouvelle loi de comportement dynamique pour les AMF architecturés sera proposée pour évaluer/prédire les performances du dispositif d'amortissement « intelligent ».

Compétences requises

Master en mécanique des solides Compétences : mécanique des milieux continus, plasticité, analyse numérique

Bibliographie

[1] Z. Moumni, Wael Zaki and Q.S. Nguyen, 2008, Theoretical and numerical modeling of solid-solid phase change: Application to the description of the thermomechanical behavior of shape memory alloys, International Journal of Plasticity, vol. 24, n°6, p. 14-645.
[2] W. Zaki and Z. Moumni 2007, A three-dimensional model of the thermomechanical behavior of shape memory alloys, Journal of the Mechanics and Physics of Solids, vol. 55, p. 2455-2490.
[3] H. Yin, Y.J. He, Q.P. Sun, “Effect of deformation frequency on temperature and stressoscillations in cyclic phase transition of NiTi shape memory alloy”, Journal of the Mechanics and Physics of Solids 67, 100–128(2014).
[4] L. Zheng, Y.J. He, Z. Moumni “Investigation on fatigue behaviors of NiTi polycrystalline strips under stress-controlled tension via in-situ macro-band observation” International Journal of Plasticity 90, 116-145 (2017).
[5] Z. Moumni, F. Roger and T. Ngoc, 2010, Theoretical and numerical modeling of the thermomechanical and metallurgical behavior of welded steel. International Journal of Plasticity,vol. 27, n°3, p. 414-439.

Mots clés

Matériaux intélligents, Fabrication additive, MAtériaux architeturés, Optimization topologique