Simulation et caractérisation expérimentale de la rupture des métaux sous choc

Matériaux, physique du solide Stage - Bac+5 - Simulation et caractérisation expérimentale de la rupture des métaux sous choc - H/F Comment un métal se fracture-t-il en quelques dizaines de nanosecondes lorsqu’il est soumis à une onde de choc ? Malgré les progrès des simulations numériques, les mécanismes collectifs responsables de la rupture restent encore mal compris. Ce stage s’inscrit dans un projet visant à établir, pour la première fois, un lien quantitatif entre la microstructure observée sur les surfaces de rupture et les modèles micromécaniques utilisés pour prédire l’endommagement sous choc. Les modèles microémécaniques actuels décrivent la nucléation et la croissance d’une population de cavités de différentes tailles à partir d’un processus de germination aléatoire [1]. Bien qu’ils reproduisent avec une grande fidélité la réponse macroscopique des matériaux [2], leur validation à l’échelle microscopique reste très incomplète. En particulier, les distributions de tailles des cavités observées au moment de la rupture étaient jusqu'à récemment quasiment absentes de la littérature. Une précédente thèse réalisée au laboratoire a permis de constituer une base de données originale en mesurant systématiquement, sur des surfaces de rupture d’aluminium, les distributions de tailles et les densités de cavités nucléées [3]. Ces observations offrent aujourd’hui une opportunité unique de confronter directement les modèles à des données expérimentales quantitatives. Le stage combinera modélisation numérique et analyse expérimentale. Le.a stagiaire implémentera le modèle développé par N. Jacques et al. [2] dans un code lagrangien du CEA/DAM, puis réalisera des simulations d’endommagement afin de confronter les prédictions du modèle aux observations macroscopiques et microscopiques disponibles au laboratoire. Une seconde partie du travail portera sur l’exploitation de données expérimentales obtenues sur le tantale. Le.a stagiaire prendra en main les outils de traitement d’images développés, les adaptera à ce nouveau matériau et enrichira ainsi la base de données utilisée pour la validation des modèles. [1] A. Molinari and T. W. Wright. A physical model for nucleation and early growth of voids in ductile materials under dynamic loading. Journal of Mechanics and Physics of Solids, (53):1476–1504, 2005. [2] N. Jacques, C. Czarnota, S. Mercier, and A. Molinari. A micromechanical constitutive model for dynamic damage and fracture of ductile materials. International Journal of Fracture, (162):159–175, 2010. [3] C. Thouenon, A. Dubois, E. Barraud, T. G´eral, N. Bruzy, J. Besson, and F. Willot. Statistical modeling and generation of inertial ductile fracture surfaces. Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 206:106406, 2026. Conformément aux engagements pris par le CEA en faveur de l'intégration des personnes handicapées, cet emploi est ouvert à toutes et à tous. Le CEA propose des aménagements et/ou des possibilités d'organisation pour l’inclusion des travailleurs handicapés. Participant à la protection nationale, une enquête administrative est réalisée pour tous les collaborateurs du CEA afin d'assurer l'intégrité et la sécurité de la nation. Goût prononcé pour la modélisation numérique, le traitement de données et la comparaison simulation/expérience. Autonomie, curiosité scientifique et intérêt pour les phénomènes multi-échelles. Python. Bac+5