Offre de stage Master 2 recherche-Mécanique

Titre : Caractérisation du comportement en fatigue de mélanges de polymères par des approches innovantes

Résumé : La caractérisation du comportement en fatigue des matériaux requiert le plus souvent des essais longs et coûteux afin notamment de tracer la courbe de Wöhler (figure 1) qui reste dépendante de l’environnement et du type de sollicitation. Afin de s’affranchir de cette longue campagne d’essais, de plus en plus de méthodes sont développées afin de caractériser le plus rapidement possible le comportement en fatigue. Il est pour cela nécessaire de trouver des signes précurseurs de l’endommagement annonciateur de la rupture par fatigue. Pour ce faire plusieurs techniques comme l’analyse du signal par transformée de Fourier [2], la thermographie infrarouge[3]ou encore la caractérisation par nano-indentation[4]voient le jour. Le but est ici d’accéder à une analyse plus fine des phénomènes induits par une sollicitation en fatigue (endommagements, cristallisation induite sous contrainte, auto- échauffement …) et d’avoir accès aux phénomènes mécaniques locaux.


Figure 1. Courbe de Wöhler d’un polypropylène – f = 50 Hz – sigmamean = 10 MPa [1]

Ce stage s’inscrit dans le cadre d’une collaboration avec l’université Laval (Québec) portant sur le développement de méthodes innovantes pour la caractérisation en fatigue de polymères et viendra en appui d’une thèse en cours. L’objectif de ce stage est de caractériser le comportement en fatigue de deux mélanges de thermoplastiques (25/75 et 75/25) dont l’un est couramment utilisé dans le secteur de l’automobile. Le but du projet est de faire le lien entre élaboration, structure et propriétés en fatigue de mélanges de polymères. Une attention particulière sera portée sur l’apport de l’indentation instrumentée sur la compréhension du comportement en fatigue de tels matériaux. Pour ce faire, le comportement mécanique macroscopique de ces mélanges sera dans un premier temps caractérisé par des essais classiques (DSC, DMA, traction uniaxiale …) et sera mis en lien avec la structure (MEB, DRX). Dans un second temps, le stage se focalisera sur des essais de nano-indentation instrumentée afin de comparer matériau vierge et matériau fatigué. Les résultats seront à rationnaliser par rapport à ceux obtenus sur les matériaux constitutifs du mélange. Enfin, selon l’avancée du stage, une réflexion sur le développement d’essais de fatigue in-situ en indentation instrumentée pourra être menée.

Après une partie bibliographique portant sur la théorie des mélanges de thermoplastiques ainsi que sur les différents types de morphologies et sur le comportement mécanique qui en découle, l’essentiel de ce stage sera consacré à la caractérisation expérimentale des deux mélanges en utilisant les techniques suscitées. Le recours à l’indentation instrumentée et le développement de méthodes robustes sera une part importante de ce travail expérimental.

Mots clefs : mélanges de polymères, propriétés mécaniques, fatigue, indentation instrumentée.

Références :
[1]: S.E. Kultural, I.B. Eryurek, Materials and design, 28, 2007, 816–823
[2]: V. Hirschberg, F. Lacroix, M. Wilhelm, Mechanics of Materials, 137, 2019, 103100
[3]: A. Berrehili, Y. Nadot, International Journal of Fatigue, 32, 2010, 1389–1392

Lieu.x : Laboratoire de Mécanique Gabriel LaMé, 7 avenue Marcel Dassault, 37000 Tours. Cermel (Centre d’Etudes et de Recherche sur les Matériaux ELastomères), 29 rue des Martyrs 37300 Joué-Lès-
Tours

Profil recherché : Etudiant niveau master Bac+5 compétences recherchées en science des matériaux, mécanique, caractérisation expérimentale (machine d’essais mécaniques, DMA, DSC, nano-indenteur)

Période du stage : 6 mois à compter du 8 mars 2021

Contact :
Envoyer avant le 4 janvier votre candidature comprenant CV + Lettre de motivation + Référence aux 3 contacts ci-dessous en copie :
Gaëlle Berton (gaelle.berton@univ-tours.fr)
Julie Pepin (julie.pepin@univ-tours.fr)
Florian Lacroix (florian.lacroix@univ-tours.fr)