Doctorat en Mécanique : Caractérisation des mécanismes de formation de porosité dans les matériaux composites aéronautiques soumis à des attaques thermiques homogènes ou hétérogènes

Dans un contexte d’allègement des structures dans le domaine des transports tout en maintenant les exigences de sécurité opérationnelle (risque incendie/haute température), le comportement thermomécanique des matériaux composites est étudié dans l’équipe de recherche Mécanique des Matériaux. Les études réalisées jusqu’à présent ont mis en évidence l’importance de la porosité dans le processus de résistance au feu.

Ce doctorat. se concentre sur l’étude des mécanismes liés aux porosités dans un matériau composite : la formation/croissance, induite par la décomposition de la matrice polymère et par la décohésion due aux contraintes internes ; mais aussi la coalescence de ces deux types de porosité. Ces porosités vont contribuer à modifier la répartition des contraintes mécaniques et les transferts thermiques au sein du matériau. Il est donc essentiel de caractériser la densité, la répartition spatiale et la morphologie des porosités.

Ce programme de recherche s’appuie sur des moyens originaux et uniques, notamment un banc de résistance mécanique au feu, dans lequel un chargement mécanique peut être appliqué sur des éprouvettes soumises à une attaque thermique par une flamme de kérosène. Pour compléter ces analyses, l’équipe dispose également d’un tomographe à rayons X équipé d’une cellule de force. Ces moyens, combinés à d’autres outils d’analyse (diffusivomètre, microscopie optique) permettront d’étudier l’initiation, la propagation et la coalescence des fissures induites par les porosités.

Le doctorant bénéficiera ainsi d’un environnement scientifique favorable à la compréhension de phénomènes complexes multi-physiques et multi-échelles. L’approche sera principalement expérimentale (essais mécaniques combinés ou résiduels, tomographie X in situ, caractérisations thermo-physiques, etc.) pour établir des lois de comportement thermo-mécanique à partir de ces mécanismes liés à la porosité.