Catégorie d\'emplois : Emplois GMSC

Une nouvelle approche par méthode inverse pour l’identification 3D : une extension à la biomécanique cellulaire

Cette thèse vise à développer une nouvelle méthode d’identification basée sur une méthode inverse, qui permettra d’étudier le processus de formation des invadopodes et de quantifier les champs mécaniques nécessaires à leur invasion dans la MEC. La méthode inverse, utilisant la modélisation par éléments finis, devra être mise en œuvre pour des cas volumiques afin de déterminer, à partir des champs de déplacement de la cellule et de l’ECM, les forces agissant à l’interface cellule-ECM pendant la formation des invadopodes. En plus de l’aspect dimensionnel, l’extension de la méthode prendra en compte le comportement anisotrope hétérogène de la cellule. Ce travail permettra de calculer les forces internes à l’interface cellule-matrice à partir de mesures de champs de déplacement (microscopie confocale et DVC) dans la gélatine, dont le comportement linéaire est connu. Les champs de déplacement de la cellule seront également mesurés, et nous connaîtrons alors les déplacements et les contraintes à l’interface cellule-matrice.

Cet ensemble de travaux représente des développements fondamentaux de la méthode inverse de régularisation évanescente, avec, d’un point de vue numérique, l’extension de la méthode à l’identification des conditions d’interface à partir des champs cinématiques et l’enregistrement des paramètres matériels d’une structure hétérogène avec une simulation par éléments finis, ainsi que le développement de la procédure d’identification dans des situations 3D. D’un point de vue expérimental, la méthode sera appliquée aux données volumiques issues de la DVC à l’échelle cellulaire. D’un point de vue théorique, les outils actuels pourront être généralisés à des comportements non linéaires tels que celui de la cellule. A partir des conditions aux limites sur une partie de la membrane plasmique de la cellule, une procédure inverse de résolution des problèmes de type Cauchy permettrait de calculer les conditions aux limites en termes de déplacements et de forces sur l’ensemble de l’enveloppe cellulaire. Ce dernier travail ferait partie intégrante d’un développement théorique majeur pour la méthode de régularisation évanescente, qui, à l’heure actuelle, a toujours été appliquée à des matériaux présentant un comportement linéaire.

 

Étude expérimentale et numérique des étanchéités dynamiques haute vitesse : application à la mobilité électrique

L’essor des véhicules électriques (VE) dépend fortement de l’efficacité des systèmes de propulsion (moteur électrique et système de transmission par réducteur mécanique). Pour les constructeurs, cela
se traduit notamment par un besoin de compacité du moteur électrique tout en garantissant la génération de puissance nécessaire, ce qui est possible en augmentant les vitesses de rotation. Ces vitesses sont actuellement de l’ordre de 15 000 tr/min et devraient doubler dans un avenir proche. Cette évolution technique pose des exigences strictes en matière de conception et de fabrication des
motorisations, notamment en ce qui concerne les systèmes d’étanchéité dynamiques. L’objectif de la thèse est donc de progresser dans la maîtrise des technologies d’étanchéités
dynamiques des moteurs électriques et des boîtes de vitesses dans les nouveaux systèmes de propulsion des VE. Les principaux enjeux sont d’assurer une étanchéité efficace à des vitesses élevées,
tout en minimisant les pertes par frottement et l’usure, garantissant ainsi la fiabilité des systèmes de propulsions et donc du VE. Un second aspect à prendre en considération est l’impact des fuites de
courant accidentelles aux interfaces des systèmes d’étanchéité qui peuvent altérer les propriétés d’étanchéité et de lubrification et entraîner une usure prématurée.

La première phase de la thèse sera consacrée à une étude bibliographique détaillée sur les étanchéités dynamiques dans le contexte de l’e-mobilité : problématiques, objectifs, verrous scientifiques et
technologiques….

La seconde phase concernera l’étude de technologies d’étanchéités dynamiques existantes à la fois sur le volet expérimental sur un banc d’essais du laboratoire, mais aussi sur le volet numérique via les
compétences et ressources existantes au sein de l’équipe. La partie expérimentale consistera entre autres à l’adaptation du banc d’essais, à la réalisation et au post-traitement des essais. Sur le volet numérique, l’objectif est de modéliser les étanchéités analysées expérimentalement afin d’améliorer le modèle numérique pour y prendre en compte le caractère multi-échelle notamment.

La troisième phase de la thèse consistera à proposer des améliorations sur des technologies d’étanchéités dynamiques existantes ou proposer de nouvelles technologies basées sur les
découvertes réalisées grâce à la phase précédente. Cela se fera via l’utilisation du modèle numérique amélioré et la réalisation d’essais supplémentaires sur le banc adapté. 

Stage Master 2 – Etude du comportement hygromécanique de panneaux isolants à base de fibres de bois sous conditions tropicales : développement et mise en œuvre de bancs de mesure

Encadrants : Pascal DOUMALIN (Enseignant-chercheur, Institut P’) ; Jean-Christophe DUPRE (Chercheur CNRS, Institut P’) ; Julie BOSSU (Chercheuse CNRS, UMR EcoFoG).

Contexte : Ce stage s’inscrit dans un projet de recherche plus large, le projet PANTHER²Guyane (PANneaux THErmiques issus de la valorisation des Ressources bois Résiduelles en Guyane), financé par l’ANR (Agence Nationale de la Recherche). Ce projet a pour objectif d’étudier le potentiel d’une chaine de production de bio-isolants adaptés aux conditions hygrothermiques extrêmes de la Guyane, à partir de la valorisation des ressources bois résiduelles locales (connexes industriels, résidus de défriches, etc..). Techniquement, le projet repose sur l’hypothèse que les propriétés naturelles exceptionnelles des fibres des bois tropicaux peuvent permettre la mise en forme de produits hautement performants pour la construction durable en zone tropicale. En adaptant une technique basée sur le feutrage des fibres, les recherches s’orientent vers la conception et la production de panneaux isolants semi-rigides non tissés, épais et légers, peu couteux et avec de bonnes propriétés thermique, mécanique, ainsi que de bons comportements vis-à-vis du feu et des attaques biologiques.

Descriptif du stage : Ce stage concerne la première phase de la tâche du projet relative à l’évaluation de la durabilité de ces panneaux isolants semi rigides à base de bois exotiques sous conditions tropicales (humidité et température élevées). En effet, il est essentiel de connaître et quantifier les

variations géométriques d’un panneau (affaissement sous son propre poids, gonflement…) en conditions d’utilisation, pouvant entrainer une perte de performance d’isolation. La tenue mécanique des panneaux sera déterminée dans différentes situations : à l’échelle d’un panneau en conditions

réelles en Guyane au laboratoire EcoFoG dans des répliques d’habitation pour des panneaux de toits et de murs, sur des portions de panneaux en laboratoire à différents taux d’humidité pour établir le lien entre taux d’humidité et durabilité, et à l’échelle d’un arrangement de fibres sur des échantillons centimétriques pour connaître l’effet de l’hygrométrie sur la microstructure.

Objectifs du stage : Le stage a pour objectif de développer les bancs d’expérimentation nécessaires pour évaluer la durabilité des panneaux isolants dans les deux premières configurations décrites précédemment. Le premier système est un banc de stéréovision à deux caméras implantables dans les

répliques d’habitation et résistant aux conditions tropicales. Le second banc est constitué d’une enceinte climatique capable de reproduire les conditions d’humidité et de température de la Guyane et équipée de deux caméras pour l’observation. Les techniques de corrélation d’images et de suivi de

marqueurs seront utilisées pour mesurer la déformation des panneaux. Une fois les systèmes réalisés, des pré–tests sur des panneaux isolants commerciaux de la métropole ou d’études antérieures seront menés. Le stage se déroulera à Poitiers à l’institut P’.

Principales tâches prévues :

• Etude bibliographique sur le sujet

• Définition géométrique des bancs de stéréovision

• Recherche de matériels (caméras, objectifs, capteurs d’humidité…)

• Préparation des échantillons pour les pré–tests

• Réalisation des tests et analyse.

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