Réf ABG-140149 Stage master 2 / Ingénieur Durée 6 mois Salaire net mensuel Conformément à la réglementation nationale
03/09/2026
Ecole Centrale Lyon ENISE
Lieu de travail
Saint-Etienne Auvergne-Rhône-Alpes France
Champs scientifiques
Génie civil, BTP
Matériaux
Numérique
Mots clés
Simulation multi-échelle, Abaqus, Fiber-reinforced concrete
Établissement recruteur
Site web :
http://www.enise.fr
Au sein de l’École Centrale de Lyon, l’ENISE forme des ingénieurs citoyens à forte expertise technique au service de l’industrie du futur ayant vocation à devenir des cadres dirigeants. Elle accompagne les mutations de ses territoires en s’appuyant sur ses activités de recherche partenariale et d’innovation.
Son ambition stratégique est d’être une école d’ingénieurs post-bac de spécialités, actrice des mutations industrielles, sociétales et environnementales dans ses trois domaines d’excellence, qui sont le Manufacturing, l’Habitat durable et le Sensoriel.
Avec l’intégration de l’ENISE comme école interne, un nouveau modèle de formation émerge, conjuguant l’ouverture scientifique et technologique aux grands enjeux de notre société portée par l’École Centrale de Lyon et le concept de formation spécialisée d’ingénieurs porté par l’ENISE.
Ensemble, nous développerons nos formations, nos travaux de recherche, nos capacités d’innovation, de créativité et d’entrepreneuriat au service de nos futurs élèves ingénieurs.
Description
1. Contexte
Les bétons renforcés de fibres métalliques (BRFM) sont de plus en plus utilisés dans les ouvrages souterrains, notamment pour les voussoirs de tunnels. Leur capacité à limiter l’ouverture des fissures, à conserver une résistance résiduelle après fissuration et à améliorer la durabilité en fait une alternative intéressante au béton armé traditionnel, avec un potentiel de remplacement partiel ou total des armatures passives.
Le comportement des BRFM dépend cependant de phénomènes intervenant à plusieurs échelles. À l’échelle microscopique, le pontage des fissures, la décohésion fibre-matrice et l’arrachement des fibres contrôlent la dissipation d’énergie. À l’échelle mésoscopique, l’orientation, la distribution et la fraction volumique des fibres influencent fortement les propriétés mécaniques. Ces mécanismes déterminent à l’échelle macroscopique la réponse non linéaire et post-fissuration du matériau.
Les modèles homogénéisés classiques représentent difficilement l’influence explicite de cette microstructure. Les approches multi-échelles FE² permettent au contraire de relier directement le comportement de la structure à celui de volumes élémentaires représentatifs (RVE). L’approche Direct FE² reformule ce couplage sous la forme d’un problème éléments finis monolithique, permettant de résoudre simultanément les différentes échelles.
2. Objectifs
Développer une stratégie de modélisation multi-échelle Direct FE² adaptée aux BRFM.
Implémenter et automatiser cette approche dans un environnement éléments finis.
Construire des RVE représentatifs et analyser l’influence de la microstructure sur le comportement macroscopique.
Valider les modèles par comparaison avec des essais expérimentaux sur voussoirs.
3. Méthode
3.1. Analyse bibliographique
L’étudiant réalisera une étude bibliographique portant principalement sur :
les modèles de comportement des BRFM ;
les mécanismes de fissuration, de pontage et d’interaction fibre-matrice ;
les méthodes FE² et Direct FE² ;
leurs applications aux matériaux cimentaires et composites.
3.2. Modélisation de la microstructure
Des RVE représentatifs des BRFM seront développés en intégrant :
une matrice cimentaire à comportement non linéaire ;
des fibres métalliques modélisées explicitement ;
des lois d’interface décrivant l’adhérence, le glissement et l’arrachement.
L’influence de la taille du RVE, de la fraction volumique, de la distribution et de l’orientation des fibres sur la réponse post-fissuration sera étudiée.
3.3. Développement du modèle multi-échelle
L’approche Direct FE² sera développée sous Abaqus, à l’aide de scripts Python permettant d’automatiser la génération des modèles.
Dans cette méthode, des RVE décrivant la microstructure sont associés au modèle macroscopique. Le couplage des deux échelles repose notamment sur la condition énergétique de Hill-Mandel, la pondération des contributions des RVE et des contraintes cinématiques de type MPC (multi-point constraints).
La résolution simultanée des échelles macro et micro dans un système global permet d’éviter les boucles imbriquées des formulations FE² classiques et constitue une approche particulièrement adaptée à l’étude du comportement non linéaire des BRFM.
Profil
Profil recherché
Étudiant(e) en Master 2 en génie civil, mécanique des structures, des matériaux ou mécanique numérique.
Bonnes connaissances en mécanique des milieux continus et matériaux composites.
Compétences en modélisation par éléments finis (Abaqus, Ansys, Code_Aster, etc).
Aptitudes en programmation (Python, Fortran ou C++) sont un atout.
Motivation pour le travail de recherche, esprit de synthèse et autonomie.
Prise de fonction
02/02/2027
