Dans l’équipe de métallurgie, mécanique, structures et solidification (2MS) du CEMEF, des modèles de simulation SLM aux échelles particulaire, méso et macro ont été développés. Ces modèles ont été étendus pour le dépôt d’énergie directe et le processus de fabrication additive à l’arc filaire pour des projets académiques et industriels. Récemment, avec la possibilité d’imprimer en monocristal, il montre la nécessité de contrôler l’orientation souhaitée des grains et la réponse mécanique anisotrope induite par le modèle numérique à l’échelle de la pièce.

PRÉSENTATION DÉTAILLÉE

L’objectif de ce projet ECOGRAM est de développer une plateforme numérique efficace pour optimiser le procédé de fusion sélective par laser (SLM) en couplant la croissance du grain et son comportement mécanique anisotrope à l’échelle de la pièce. Le modèle numérique à macro-échelle considérant la poudre non exposée a été initialement développé dans le cadre de la méthode des éléments finis (FE) et de la formulation level-set [1]: voir la figure ci-dessous pour l’analyse thermomécanique. Pour générer la structure du grain pendant le processus de construction, la méthode de l’Automate Cellulaire – Élément Fini (CAFE) [2] sera adoptée dans ce projet.

Fig. 1 a) Microstructure EBSD: parallèle à la direction du bâtiment [3], b) simulation thermomécanique d’une pièce complexe [1], c) structure des grains générée par la méthode CAFE pour le procédé de soudage [2].

Les principaux travaux de recherche portent sur:
– Le couplage du modèle macro-échelle SLM avec l’approche CAFE pour prédire la croissance de la structure des grains.
– Application des lois élasto-visco-plastiques anisotropes pour différentes structures de grains en cas d’analyse mécanique.
– Validation de la structure du grain généré et de la réponse mécanique par microstructure, distorsion et contraintes résiduelles mesurées.
– Adaptation de la méthode des déformations inhérentes et du modèle d’ordre réduit à l’analyse mécanique.
– Optimisation de la structure de grain souhaitée pour construire une boucle fermée des paramètres de processus aux réponses mécaniques anisotropes.
Toute la simulation numérique sera réalisée au sein de la bibliothèque C ++ CimLib® développée en laboratoire. Le doctorant a besoin d’adapter et d’étendre les développements numériques existants dans cette bibliothèque et plus particulièrement son application à la simulation de fabrication additive.

Références:
[1] Y. Zhang, G. Guillemot, C.-A. Gandin, M. Bellet. Modélisation numérique de la thermomécanique des fluides et solides dans la fabrication additive par fusion sur lit de poudre: formulation de continuum et de level set appliquée à des simulations à l’échelle de la piste et de la pièce. Comptes Rendus Mecanique 346 (11) (2018): 1055-1071 (page de garde).
[2] S. Chen, G. Guillemot, C.-A. Gandin. Modélisation tridimensionnelle par éléments finis d’automates cellulaires de structures de grains de solidification pour les procédés de soudage à l’arc Acta Materialia115 (2016): 448-467.
[3] K. Kunze, T. Etter, J. Grässlin, V. Shklover. Texture, anisotropie dans la microstructure et propriétés mécaniques de l’alliage IN738LC traité par fusion laser sélective (SLM). Science et génie des matériaux: A, 620 (2015): 213-222.


PROFIL ET COMPÉTENCES DU CANDIDAT

Diplôme: MSc ou MTech en mathématiques appliquées, métallurgie ou science des matériaux.
Compétences: Ingénieur / Etudiant Master dans le domaine de la mécanique computationnelle ou des mathématiques appliquées. Une solide connaissance de la méthode des éléments finis, de la réduction de l’ordre des modèles et des compétences en programmation (C ++) et un bon niveau d’anglais serait apprécié.


SALAIRE ANNUEL BRUT:

environ 26k €

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INFORMATIONS GÉNÉRALES

  • Domaine industriel: mécanique et matériaux
  • Lieu:  MINES ParisTech – CEMEF, Sophia-Antipolis (06), France.
  • Mots clés:  Modélisation de SLM, CAFE, loi élasto-visco-plastique anisotrope, réduction d’ordre des modèles, optimisation.
  • Durée:  3 ans
  • Date limite pour postuler:  2020-09-30

CONTACTS

  • Equipe: Métallurgie, Mécanique, Structures & Solidification – 2MS
  • Encadrants: Yancheng ZHANG, Gildas GUILLEMOT, Michel BELLET, Charles-André GANDIN

POSTULER

  • papiers requis pour postuler:
  • votre CV le plus récent
  • Preuve officielle détaillée de vos notes lors de vos études les plus récentes (maximum 3)
  • Une ou plusieurs références de professeurs ou responsables de programmes de formation