Stage de Master 2 ou équivalent, dans le domaine de la simulation de l’écoulement d’une résine dans des renforts fibreux réels issus de tomographies. Ce stage, d’une durée de 6 mois, fait partie du projet de recherche LINEN (Experimental and numerical characterisation of flax composite manufacturing by liquid infusion: from local phenomena to induced properties, financé par l’Agence Nationale de la Recherche).
Le poste est localisé sur le campus de Saint-Étienne, dans l’équipe MPE (Mécanique et Procédés d’Élaboration directe) du Centre SMS (Sciences des Matériaux et des Structures). L’un des domaines d’expertise de cette équipe est l’élaboration de matériaux (bio-)composites structuraux, et notamment la maîtrise du procédé d’élaboration pour atteindre les propriétés mécaniques visées.
Le procédé envisagé ici est l’infusion de résine, utilisé pour élaborer des pièces minces (de type coques), au cours duquel une résine liquide imprègne un renfort fibreux sous l’action d’une simple dépression. Le renfort est constitué de fibres de lin (quelques dizaines de micromètres de diamètre et quelques centimètres de long) regroupées en « paquets », les mèches (200 à 300 µm). L’objectif de ce stage est de reproduire cette imprégnation par la simulation numérique.
La première partie du stage sera consacrée à l’analyse et l’exploitation d’images tomographiques obtenues dans notre laboratoire, représentant soit le milieu intra-mèche (échelle de quelques fibres), soit le milieu inter-mèche (quelques mèches). Plus précisément, il s’agira de traiter les différentes sections constituant la tomographie, afin d’en extraire des descripteurs morphologiques de la structure, ainsi que des maillages 2D de qualité suffisante pour des simulations par éléments finis de l’infusion de la résine liquide.La deuxième partie du stage sera consacrée à la simulation d’écoulements dans ces structures 2D. Lorsque la structure décrit un milieu intra-mèche, les équations de Stokes seront résolues, tandis qu’un couplage Stokes – Darcy sera nécessaire à l’échelle inter-mèche. À cette échelle, une mèche est en effet considérée comme un milieu homogène équivalent ayant une certaine porosité et perméabilité. Des grandeurs d’intérêt seront évaluées à ces deux échelles, et l’influence de la structure sur ces grandeurs sera alors évaluée.
Le traitement d’image s’effectuera préférentiellement avec une librairie sous python (par exemple scikit-image), tandis que les simulations éléments finis seront faites avec un code maison1, développé en C++ et possédant une API python.
