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Alternance R&D – Adhésion composites : Évaluation et modélisation de la performance adhésive de l’interphase métal / élastomère en pneumatique durant son usage.
Contexte
Un pneumatique est un objet complexe constitué d’un empilement de nappes composites parmi lesquelles la nappe de sommet travail (NST) composée d’une matrice élastomère peu rigide (caoutchouc) renforcée par des câbles métalliques laitonnés. Au cours de la cuisson du pneumatique, une interphase se forme entre le caoutchouc et le laiton, garante de la propriété adhésive du composite et assurant ainsi la transmission des efforts au cours de l’usage du pneumatique, entre le caoutchouc et le renfort. En service, des espèces telle que l’eau et le dioxygène peuvent migrer au travers du caoutchouc. Elles contribuent à l’oxydation du laiton et in fine aux évolutions de l’interphase et de sa performance adhésive.
Toutefois, l’allègement des pneumatiques passe par la réduction du diamètre des câbles, la diminution des épaisseurs de gomme (pour réduire la dissipation d’énergie et in fine la résistance au roulement), etc. Ceci conduit à rendre plus sévères les contraintes mécaniques et environnementales sur les NST. En effet, la réduction des épaisseurs de caoutchouc sensibilise directement les renforts métalliques à l’oxydation et se traduit donc par un risque sur la pérennité de l’interphase.
L’industrie cherche donc à introduire de nouveaux matériaux (charge silice, revêtement limitant l’oxydation du câble, …) pour jouer sur la morphologie et l’épaisseur de l’interphase, paramètres connus pour piloter ses propriétés adhésives. Cependant, le déploiement sur le marché de ces nouvelles technologies sera envisagé sous réserve que le niveau d’adhésion métal/mélange est suffisant à l’initial (après cuisson du pneumatique) et au cours de l’usage (résistante au vieillissement au cours du roulage. Pour ce faire - et déterminer si l’interphase formée par un couple métal/mélange aura la capacité de supporter l’usage pour lequel il est destiné - il est donc nécessaire d’intégrer les propriétés de l’interphase dans la simulation globale du pneumatique.
La loi d’endommagement choisie pour décrire la rupture interfaciale est la loi de traction séparation bilinéaire. Les paramètres de cette loi sont déterminés expérimentalement (pour le taux de restitution d’énergie G) ou numériquement par méthode inverse (pour la contrainte d’inititation de l’endommagement . Aujourd’hui, les paramètres de cette loi sont évaluées pour quelques systèmes métal/mélange.
Néanmoins, les problématiques d’adhésion interviennent sur le long terme (plusieurs dizaines de milliers de kilomètres). Il convient donc de connaître l’impact du vieillissement (histoire de chargement chimique et thermique) sur l’évolution des paramètres de la loi d’endommagement de l’interphase.
Missions
Aussi, le/la candidat/e aura pour objectifs :
De déterminer les conditions de vieillissement à appliquer à l’éprouvette avant test de pelage pour des conditions dites représentatives de l’usage du pneumatique,
Tester les éprouvettes vieillies pour différents systèmes métal/mélange,
Identifier les paramètres des lois d’endommagement de l’interphase,
Comprendre les effets observés et conduire des expertises complémentaires si nécessaire (MEB, tomo …)
Pour augmenter la robustesse de la loi d’endommagement, d’autres tests expérimentaux pourront être envisagés et simulés.
En outre, l’objectif sera également d’implémenter ce/ces vieillissement(s) au sein d’une simulation éléments finis de manière à : 1- retrouver les résultats expérimentaux sur une simulation du test ; 2- définir la séquence à utiliser pour représenter l’état de l’interphase en fonction du temps sur une simulation plus large
Ce travail s’inscrit sur une durée de 6 mois, sur le Centre de Technologie Européen de Ladoux (Clermont-Ferrand), encadré principalement par des mécaniciens/chimistes avec l’appui d’experts matériaux.
Apport pour le candidat
Travailler sur un sujet combinant expérimental et simulation,
Appliquer et développer ses connaissances sur les tests mécaniques et les matériaux,
Autonomie dans la conduite du projet, avec un support multi-métiers,
Découverte du milieu industriel et du travail en équipe.
Profil recherché
Expérience dans le domaine de la mécanique et/ou des matériaux,
Appétence forte pour le travail expérimental et la simulation numérique,
Rigueur,
Autonomie,
Curiosité et ouverture d'esprit, travail en équipe et adaptabilité à différents environnements de travail.
Formation souhaitée
Bac +5 avec une formation en mécanique et/ou matériaux.
Début: Septembre 2025
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