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L’utilisation de matériaux biosourcés est destinée à augmenter dans le futur pour la transition écologique et inclusive, en particulier pour atteindre les objectifs de rénovation énergétique et de modernisation des bâtiments et pour contribuer à réduire les émissions de CO2 des industries du transport.
Les panneaux de type contreplaqué à base de bois sont déjà utilisés dans les transports: planchers de trains, caisses de camions frigorifiques, planches de navires, etc. Leur évolution vers des usages plus pointus nécessite une approche fine pour intégrer les spécificités inhérentes aux matériaux issus du vivant: contrairement aux matériaux synthétiques , les propriétés du bois sont très variables car liées aux conditions de croissance des arbres. Les nombreuses avancées réalisées dans les équipements scientifiques pour la caractérisation des matériaux, dans les outils de calcul numérique et de dimensionnement suggèrent que les chercheurs et ingénieurs sont actuellement équipés pour assurer une intégration robuste et durable de ces matériaux dans le domaine des transports.
Ce projet de thèse vise à lever cette barrière en optimisant et en homogénéisant des matériaux à base de bois hétérogènes et variables par stratification et hybridation avec des composites de fibres naturelles pour des applications structurelles dans le transport.
Travaux attendus
Le premier travail du doctorant sera de développer une méthode permettant une caractérisation précise des plis du bois composite (appelés placages). Cette cartographie fine des propriétés de chaque placage permet une modélisation fidèle de produits techniques reconstitués plus complexes. Pour cela, LaBoMaP a développé une expertise dans la mesure locale de l’orientation des fibres de bois et sa modélisation [1-3]. Ce sont des méthodes récentes à fort potentiel que le doctorant devra continuer à développer. On pense notamment à une meilleure représentation de l’orientation des fibres dans l’espace, nécessitant une modélisation géométrique du problème prenant en compte, par exemple, l’angle d’insertion des branches dans l’arbre, leur diamètre, etc.
Dans un deuxième temps, un modèle mécanique devra être développé en tenant compte de la variation des propriétés mécaniques en fonction de la variation de l’angle des fibres. Cette modélisation devra prendre en compte les caractéristiques de densité, telles que proposées par les modèles de la littérature actuelle, mais aussi des caractéristiques à l’échelle micro ou nanométrique (angle des microfibrilles de cellulose). De manière peut-être surprenante, la simple connaissance fondamentale des caractéristiques mécaniques d’un placage de bois en fonction de l’angle des fibres n’est pas anodine et nécessitera donc une modélisation et une expérimentation considérables. La façon dont le module et la résistance longitudinale d’un spécimen de bois varient avec l’angle des fibres, et avec quelle précision nous pouvons le savoir, constitue le principal bloc scientifique de cette thèse.
Enfin, l’objectif final est de réaliser une modélisation d’un stratifié LVL mono ou multi-espèces hautes performances en caractérisant finement ses caractéristiques mécaniques, afin de pouvoir proposer un matériau biosourcé fiable pour les applications de transport. Les interactions avec les partenaires du projet des laboratoires femto-ST et DRIVE détermineront également l’effet de l’ajout de matériaux composites à la peau du stratifié sur les performances et la fiabilité du produit.
Le travail envisagé est un travail de modélisation mécanique analytique et numérique, de modélisation «géométrique» pour prendre en compte les angles des fibres dans l’espace, avec une forte composante expérimentale.
1 Besseau B., Pot G., Collet R., et Viguier J. (2020). Influence de l’anatomie du bois sur la mesure de l’orientation des fibres obtenue par balayage laser sur cinq espèces européennes. Journal of Wood Science, 66 (1).
2 Frayssinhes R., Girardon S., Denaud L., et Collet R. (2020). Modélisation de l’influence des nœuds sur l’orientation des fibres de placage de Douglas taxifolié. Fibres, 8 (9), 54.
3 Viguier J., Bourgeay C., Rohumaa A., Pot G., et Denaud L. (2018). Une méthode innovante basée sur la mesure de l’angle du grain pour trier le placage et prédire les propriétés mécaniques du bois de placage stratifié de hêtre. Construction et matériaux de construction, 181, 146-155.
Mots – clés: Mécanique, Bois, Composite Laminates
Laboratoire hôte:
LaBoMaP, ENSAM Cluny
Adresse du laboratoire hôte:
ENSAM
Rue porte de paris
71250 CLUNY
Les superviseurs:
DENAUD Louis, louis.denaud@ensam.eu
POT Guillaume, guillaume.pot@ensam.eu
Durée du contrat: 36 mois
Heures de travail: temps plein
Date limite de candidature: 30 juin 2021
Emploi de départ: 1er octobre 2021
Profil du candidat:
Maîtrise en école de recherche ou d’ingénieur avec une spécialisation en mécanique. Compétences expérimentales. Connaissance des structures en bois ou composites (stratifiés). Maîtrise de Matlab ou Python.
Maîtrise d’un code éléments finis. Bonnes compétences rédactionnelles en français et en anglais. Connaissance des statistiques. Dynamisme, rigueur et esprit d’équipe.
Application:
Veuillez envoyer les documents suivants (le tout dans un seul fichier PDF ) par e-mail à guillaume.pot@ensam.eu :
1) Pour les candidats à l’UE: copie de votre carte d’identité nationale ou de la page de votre passeport sur laquelle votre photo est imprimée.
Pour les candidats non-UE: copie de la page de votre passeport sur laquelle votre photo est imprimée.
2) Curriculum Vitae (1 page).
3) Lettre de motivation relative au poste (1 page).
4) Copie de votre master et / ou diplôme d’ingénieur si déjà disponible.
5) Copie de vos notes finales et de vos classements.
6) Coordonnées des personnes de référence (maximum 3, au moins votre directeur de thèse de master): titre, nom, organisation, e-mail.
Si vous avez des questions concernant l’application, veuillez contacter les superviseurs
