Contribution à la compréhension des effets de la cavitation sous choc pour l’identification de mécanismes et de seuils lésionnels associés sur les tissus biologiques

L’objectif de la thèse est d’étudier les effets lésionnels d’une cavitation provoquée par un impact de projectile. Les résultats des études antérieures au LaMé et à l’IRDL/ENSTA-Bretagne constitueront la base pour poursuivre les travaux sur les phénomènes de cavitation dans des structures biologiques.

Il s’agira d’abord de déterminer expérimentalement des seuils en pression, vitesse, accélération ou impulsion menant à la cavitation ainsi que les différents paramètres physiques impliqués (balistiques, matériaux et fluides impactés) et de proposer un modèle de simulation suffisamment fiable, adapté à la gamme de nos paramètres expérimentaux. Ce modèle permettra des études paramétriques plus étendues que les seuls essais expérimentaux.

Ensuite, il s’agit de comprendre les mécanismes physiques mis en jeu et les effets lésionnels sur les tissus. Ce deuxième volet de l’étude permettra de définir des critères lésionnels associés aux seuils de cavitation identifiés.

La direction de de la thèse, principalement au LaMé (Site de Bourges), avec un copilotage de l’IRDL (site ENSTA-Bretagne à Brest) permettant une étendue des techniques expérimentales. Au LaMé, la direction de la thèse sera assurée par André LANGLET (40%) et l’encadrement par Olivier PENNETIER (20%). A l’IRDL/ENSTA-Bretagne, la direction sera assurée par Michel ARRIGONI (20%). L’encadrement associera Nicolas PRAT (20%) de l’Institut de Recherche en Biomécanique des Armées (IRBA) pour les aspects lésionnels.

Le recrutement en thèse sera subordonné à l'agrément ZRR par le Haut Fonctionnaire de défense et de sécurité du Ministère de l'enseignement supérieur et de la recherche et de l'innovation.

The aim of the thesis is to study the lesional effects of cavitation caused by projectile impact. The results of previous studies at LaMé and IRDL/ENSTA-Bretagne will form the basis for further work on cavitation phenomena in biological structures.

The first step will be to determine experimentally the pressure, velocity, acceleration or impulse thresholds leading to cavitation, as well as the various physical parameters involved (ballistics, impacted materials and fluids), and to propose a sufficiently reliable simulation model, adapted to the range of our experimental parameters. This model will enable more extensive parametric studies than experimental tests alone.

Next, we need to understand the physical mechanisms involved and the lesional effects on tissues. This second aspect of the study will enable us to define lesion criteria associated with the cavitation thresholds identified.

Supervision of the thesis, mainly at LaMé (Bourges site), with co-supervision from IRDL (ENSTA-Bretagne site in Brest) enabling a wide range of experimental techniques. At LaMé, the thesis will be directed by André LANGLET (40%) and supervised by Olivier PENNETIER (20%). At IRDL/ENSTA-Bretagne, supervision will be provided by Michel ARRIGONI (20%). Nicolas PRAT (20%) of the Institut de Recherche en Biomécanique des Armées (IRBA) will be in charge of lesion-related aspects.

Thesis recruitment will be subject to ZRR approval by the French Ministry of Higher Education, Research and Innovation's Senior Defense and Security Official.

Le LaMé est un laboratoire de mécanique regroupant des enseignants chercheurs de l'Université de Tours, l'INSA CVL et de l'Université d'Orléans. Il détient une compétence reconnue tant pour la modélisation que pour la caractérisation expérimentale des matériaux et des structures sous chargements lents ou très rapides, (du type impacts et onde chocs créées par les explosions).

Concernant les matériaux, il s'agit principalement: des matériaux du Génie Civil, des biomatériaux (os, peau), des matériaux structurés (nids d'abeille, structures auxétiques), des élastomères et composites et nanocomposites à matrice élastomères (depuis le projet CLEBER) et des matériaux énergétiques. Les études dynamiques (équipe DVS) consistent en caractérisation de matériaux par impacts (barres de Hopkinson) et en l’étude de réponses des structures aux impacts. Il faut aussi inclure les travaux du LaMé (équipes DFV, C3M, C2MP), sur les procédés et le comportement des matériaux dans des structures du Génie Civil.

La thèse de déroulera dans l'équipe DVS.

contacts :

andre.langlet@univ-orleans.fr

olivier.pennetier@univ-orleans.fr

michel.arrigoni@ensta-bretagne.fr

nicolas-j.prat@intradef.gouv.fr

Master en Mécanique,

Connaissances en mécanique des structures et en couplage fluide - structure en conditions dynamiques,

Candidat dynamique pour développer des bancs expérimentaux.

Le recrutement en thèse sera subordonné à l'agrément ZRR par le Haut Fonctionnaire de défense et de sécurité du Ministère de l'enseignement supérieur et de la recherche et de l'innovation.

Le salaire sera compris entre 24 et 25 k€ bruts annuels