Chercheur Doctorant

Offre de stage 2024 et poursuite en thèse

**Modélisation de l’endommagement d’adhésifs à fort allongement : Effet du**

**confinement et du mode de chargement**

**Contexte**:
Dans le monde de la construction et de la rénovation des bâtiments, le collage est une méthode

à la fois universelle car appliquée à une grande diversité de matériaux et structures, et à la fois complexe car elle met en jeu chimie des polymères, propriétés des interfaces et mécanique de la rupture. Les adhésifs ou mastics utilisés dans la construction présentent en effet une grande diversité de chimies et de formulations : silicones, acryliques, polyuréthanes, polymères hybrides.

Les substrats à coller peuvent être en métal, en ciment, en céramique, en bois. Le comportement mécanique de ces mastics et adhésifs diffère fortement de ceux généralement utilisés pour la réalisation d’assemblages structuraux pour lesquels est demandé une grande reproductibilité de comportement une rigidité et une résistance mécanique importante. En effet, silicone,

Figure 2. Rupture d’un assemblage collé bout à bout

**Objectifs de la mission / problématiques scientifiques**:
Si de nombreux travaux sont réalisés dans le domaine de la caractérisation et la modélisation du comportement mécanique de matériaux à fort allongement, peu d’études s’intéressent spécifiquement à leur rupture lorsque utilisés sous forme de joint collé et en situation de confinement. En particulier un enjeu important de ce travail consistera à introduire une loi d’endommagement associée au changement de volume d’un matériau hyperélastique dans un cadre adapté aux grandes transformations que subit le milieu. Pour parvenir à une description de la ruine d’assemblage, les travaux suivants seront conduits:

- Caractérisation mécanique d’adhésif sous forme massique : des essais de complexité
Figure 3. Simulation rupture croissante seront mis en œuvre pour capturer la réponse mécanique de l’adhésif sous sollicitation collage bout à bout multiaxiale (traction simple, essai bulle, essai bout à bout, cisaillement simple, fissuration) de façon à identifier les typologies de comportement à intégrer aux modélisations ultérieures (hyperélasticité, plasticité, viscosité, endommagement). On s’intéressera en particulier à l’influence du confinement hydrostatique et donc au caractère incompressible du matériau.
- Proposition d’un modèle de comportement : Un modèle de comportement d’adhésif à fort allongement construit dans un cadre thermodynamique rigoureux sera proposé pour reproduire par simulation numérique par éléments finis les résultats d’essai. Notamment les déformations de changement de volume et celles à volume constant seront dissociées, par l’emploi de la déformation logarithmique ou par une autre voie. Le formalisme de la thermo
- mécanique des milieux continus en grandes déformations sera nécessairement choisi.

numériques de la réponse de l’assemblage seront réalisés intégrant le modèle de comportement proposé pour l’adhésif mais également l’influence de la qualité de l’adhésion pour évaluer dans quelle mesure la qualité de l’adhésion ou le comportement de l’adhésif pilote le comportement à rupture de l’assemblage.

**Environnement scientifique**:
Le projet est à l’initiative de Saint Gobain Research Paris - Aubervilliers. Ce centre de recherche à vocation transversale développe les compétences et technologie clefs pour le groupe notamment dans le domaine de la matière molle. Au travers de ses programmes de R&D Saint Gobain Research Paris (SGR Paris) développe des solutions fiables et performantes qui améliorent l’habitat et la vie quotidienne. Le lien technique avec Saint-Gobain Research Paris sera régulier et assuré en majorité en distanciel. Des séjours ponctuels seront programmés pour échanger et transférer les résultats des travaux aux équipes de SGR Paris et utiliser pour des besoins spécifiques des plateformes expérimentales.

Les travaux seront conduits à l’Institut de Recherche Dupuy de Lome (IRDL - UMR CNRS 6027) sur le site de l’ENSTA

Bretagne / Brest. L’IRDL conduit une activité de recherche à la pointe tant dans le domaine de la caractérisation et la modélisation des adhésifs et assemblages collés que dans le domaine de la durabilité des élastomères et matériaux hyperélastiques. Outre le suivi par les équipes de SGR, la personne recrutée pour ces travaux bénéficiera de l’encadrement de trois enseignants - chercheurs de IRDL sollicités pour leurs différents domaines d’expertise

(modélisation, collage, caractérisation). Pour ces travaux, la personne en charge du projet bénéficiera d’un accès à la plateforme d’essai MASMECA et des moyens d’analyse du laboratoire (DMA, DSC, microscopie, tomographie).

**Profil recherché**
Le profil recherché est de t