Mesure tridimensionnelle des champs de déformation et identification des propriétés mécaniques dans les matériaux hétérogènes par microtomographie et calcul parallèle sur GPU du flot optique // 3D measurement of strain fields and dentification of material

Cette thèse s'intéresse à la mesure tridimensionnelle des déformations et des trajets de fissure dans les matériaux hétérogènes sous sollicitation mécanique, à des fins de caractérisation de modèles de comportement et d'endommagement jusqu'à rupture. . Les analyses 3D de microstructures génèrent de très grandes quantités d'information (plusieurs milliards de voxels à chaque mesure). Le premier objectif est de mettre au point une méthode de corrélation au voxel par analyse du flot optique, en exploitant des métriques et des régularisations adaptatives pertinentes, et des algorithmes itératifs parallèles adaptés aux GPU. Les paramètres de la méthode seront choisis pour atteindre le meilleur compromis entre la captation des gradients de champs de déplacement et de déformation et la limitation du niveau de bruit. Le second objectif est d'exploiter ces mesures 3D par la Méthode des Champs Virtuels pour identifier des modèles de comportement, mais aussi identifier des cinétiques d'endommagement.. Les développements couvrent un large spectre d'applications utilisant les métaux, composites, polymères et matériaux bio-sourcés, notamment. La thèse est réalisée dans le cadre d'une codirection entre le LaMcube (U. Lille) et le LaMIH (U. Polytechnique des Hauts de France).
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This thesis focuses on the three-dimensional measurement of strain and crack paths in heterogeneous materials under mechanical stress, for the purpose of characterizing behavior and damage models up to failure. 3D analysis of microstructures generates very large quantities of information (several billion voxels for each measurement). The first objective is to develop a voxel correlation method using optical flow analysis, exploiting relevant metrics and adaptive regularizations, and parallel iterative algorithms adapted to GPUs. Method parameters will be chosen to achieve the best compromise between capturing displacement and deformation field gradients and limiting noise levels. The second objective is to exploit these 3D measurements using the Virtual Field Method to identify behavioral models, as well as damage kinetics. The developments cover a wide spectrum of applications, including metals, composites, polymers and bio-sourced materials. The thesis is being carried out under the joint supervision of LaMcube (U. Lille) and LaMIH (U. Polytechnique des Hauts de France).
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Début de la thèse : 01/10/2025

Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)

Concours pour un contrat doctoral

Université de Lille

632 ENGSYS Sciences de l'ingénierie et des systèmes

On recherche un profil de numéricien·ne, autant que possible sensibilisé·e à la mécanique des solides. Des connaissances solides sont attendues en algorithmique (minimisation, résolution de grands systèmes d'équation) et en programmation (calcul parallèle, GPU si possible, essentiellement sous python). Des connaissances en mécaniques seraient appréciables (déformation, contrainte, comportement). Pour cette thèse qui touche de nombreux domaines, le·la candidat·e devra garder un esprit curieux, et être ouvert à la discussion avec des spécialistes de domaines très variés. Une certaine aisance en anglais est requise pour rédiger les articles et présenter lors des conférences.
We're looking for a numerical engineer with a strong interest in solid mechanics. A sound knowledge of algorithms (minimization, solving large equation systems) and programming (parallel computing, GPU if possible, mainly in Python) is expected. Knowledge of mechanics (strain, stress, constitutive equation) would be appreciated. For this thesis, which touches on a wide range of fields, the candidate will need to keep an inquisitive mind, and be open to discussion with specialists from a wide variety of fields. Some fluency in English is required to write papers and present at conferences.