Contexte
Les motoristes aéronautiques souhaitent introduire davantage de composites à matrice céramique (CMC) dans les moteurs (Bouillon 2023, Weaver 2023) afin de contribuer à leurs engagements de réduction des émissions polluantes (augmentation des températures de fonctionnement, réduction de la masse) ainsi que pour faire face à des problématiques d’approvisionnement de certains métaux comme le titane. Les CMC oxyde-oxyde font partie de cette stratégie et sont pressentis pour des pièces faiblement structurales travaillant à des températures inférieures à 1000°C, typiquement des pièces d’arrière corps. Ces matériaux se distinguent par une matrice microporeuse dont le comportement est crucial pour obtenir un comportement du composite non fragile.
Problématique
On s’intéresse dans ce stage au composite oxyde-oxyde développé dans la thèse de F. Boutenel (Boutenel 2020). Dans un objectif d’optimisation des paramètres du procédé, la thèse de T. Canet (Canet 2025, Canet et al. 2025) a proposé une première approche numérique à l’échelle microscopique qui a permis d’établir un lien entre les propriétés élastiques de la matrice et les paramètres du matériau, notamment le rapport alumine-silice et le taux de porosité. Des résultats ont été obtenus en analyse modale et en quasi-statique. Dans les cas quasi-statiques, il est apparu nécessaire d’affiner la modélisation des conditions limites, que ce soit sur les frontières d’un volume élémentaire représentatif ou à l’interface entre les fibres et la matrice.
Objectif
L’objectif de ce stage est de contribuer à une meilleure compréhension du comportement élastique de la matrice de CMC oxyde-oxyde. Dans ce but, on cherchera à représenter de façon rigoureuse les conditions aux limites à appliquer à un volume élémentaire représentatif, dans une logique d’homogénéisation des propriétés élastiques de la matrice. Par ailleurs, la modélisation des interfaces discontinues entre la matrice et les fibres sera affinée afin, à terme, d’être capable d’étudier les phénomènes d’endommagement de la matrice et de l’interface fibre-matrice. Il est prévu que ces problématiques d’endommagement soient abordées dans le cadre d’une thèse, qui permettrait de poursuivre les travaux réalisés au cours de ce stage.
