Stage - Modélisation physique de la non-linéarité mécanique des nanocomposites (F/H)

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• Type de contrat : stage conventionné de 6 mois maximum 

• Niveau d’études : BAC+4 / BAC+5 avec une formation Physique/Matériaux

• Langue : anglais B2 (test lors de l’entretien)

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📅 Date de début : à compter de février 2026

📍 Lieu de travail : Michelin Campus RDI, Ladoux (Cébazat, proche Clermont-Ferrand, France)

Contexte

Pour garantir l’excellence de ses services et de ses produits, Michelin développe depuis sa naissance des matériaux innovants, capables de satisfaire des fortes contraintes sur une multitude de performances. Entre autres, la réduction de la résistance au roulement – résistance rencontrée par les pneus lors qu’ils roulent sur une surface – couvre un rôle primordial dans les enjeux environnementaux de l’entreprise. Elle constitue une source de dissipation qui se répercute sur une augmentation de la consommation de carburant. A l’échelle du matériau, elle prend son origine physique dans le phénomène appelé « effet Payne », une non-linéarité mécanique qui se manifeste par l’augmentation des sources dissipative entre 1% et 10% de déformation et qui est observée lorsqu’on ajoute à une matrice élastomère des charges nanoscopiques inorganiques (noir de carbone, silice, …).

Même si connu depuis longtemps, l’apparition de l’effet Payne au sein des systèmes nanocomposites manque d’une explication unanime au sein de la communauté scientifique internationale. Différentes théories ont été proposées dans les dernières décennies ; nombreuses méthodologies numériques ont été explorées, de la dynamique moléculaire aux éléments finis. Cependant, sa modélisation exacte reste un problème inachevé.

Au sein du stage, nous allons nous intéresser à la modélisation des phénomènes non-linéaires par approches gros-grains, en simulant des agrégats de charge au sein d’un milieu implicite. Nous allons nous appuyer sur des modèles existants des systèmes nanocomposites (Wang, Y. et al., "Microscopic interpretation of the Payne effect in model fractal aggregate polymer nanocomposites". Macromolecules, 2024) pour mettre en œuvre un protocole de paramétrisation visant la reproduction du comportement macroscopique expérimentale. Les sorties et analyses des simulations microscopiques seront utilisées pour construire un modèle physique d’homogénéisation qui puisse décrire phénoménologiquement la réponse des produits industriels.

Description de la mission

Le stage concernera l’exploitation de modèles gros grains existants. L'étudiant(e) devra s’approprier des outils numériques pour effectuer des campagnes de tests virtuelles, étudier les paramètres discriminants et analyser les résultats pour en tirer des conclusions sur la physique des systèmes nanocomposites. La composante de simulation étant prépondérant, l'étudiant(e) sera amener à travailler en autonomie dans un environnement informatique de calcul haute performance. Une partie de caractérisation expérimentale mécanique et morphologique est envisagé également. Pour cela l’application de connaissances en physique des matériaux sera nécessaire, en accompagnement d’une approche analytique.

Livrables

• Prise en main des méthodes de simulation gros grains pour systèmes nanocomposites

• Analyse critique des études paramétriques et des comportements macroscopiques

• Formulation d’hypothèses physiques sur les mécanismes à échelle microscopique

• Ecriture d’un rapport de synthèse sur la méthodologie et les résultats majeurs du stage

• Présentation au sein de l’équipe d’accueil ainsi que sur un périmètre élargi de la R&D

Apport l'étudiant(e)

• Un sujet riche, sur une problématique d’actualité, explorant des questions complexes des matériaux industriels

• Le développement de connaissance profondes sur la physique des matériaux et leurs modélisations, valorisable sur un large terrain d’applications

• La possibilité de travailler en autonomie, en laissant place à l’initiative de l(étudiant(e), tout en étant accompagné.e d’une équipe de chercheur.euse du centre RDI

• Une découverte de la recherche en entreprise et de son environnement pluridisciplinaire et internationale

• L’exposition du travail et la mise en visibilité au sein du centre de recherche.

Compétences recherchées

• Fortes connaissances en physique théorique (appliquée aux matériaux) et méthodes numériques

• Connaissances dans la physique des polymères en plus

• Ouverture à la caractérisation expérimentale

• Maitrise de langages de programmation pour le post-traitement des données (Python ou Matlab)

• Sensibilité pour l’environnement Linux

• Excellentes capacités d’analyse

• Curiosité, autonomie, organisation

• Bonne gestion du travail en équipe

📢 Vous êtes intéressé(e) par cette opportunité, alors c’est le moment de postuler !

​En poste, votre tuteur/tutrice vous accompagnera tout au long de votre stage afin de développer votre savoir-faire et savoir-être. Votre tuteur/tutrice vous proposera, si besoin, des formations complémentaires en adéquation avec vos missions.

Vous percevrez une gratification de stage mensuelle en fonction de votre niveau d’études.

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