Développement d’un modèle par éléments finis du moulage d’une chenille de caoutchouc renforcé utilisée dans les véhicules récréatifs, militaires et agricoles.

L’Université du Québec à Trois-Rivières (UQTR) est une université canadienne (de la province du Québec) qui accueille plus de 14000 étudiants dont plus de 1500 étudiants internationaux provenant de 72 pays. L’UQTR offre un climat de convivialité favorisant les contacts humains et les relations professeurs-étudiants. À vocation générale, elle compte parmi ses constituantes une École d'ingénierie offrant des programmes de premier, deuxième et troisième cycle (canadiens) en génie mécanique, électrique et industriel. De même, l’Institut d’Innovations en Écomatériaux, Écoproduits et Écoénergies (I2E3) au sein duquel l’étudiant recruté évoluera, offre de nombreux avantages pour tout étudiant désireux de parfaire ses connaissances dans divers domaines. Le Département de génie mécanique de l’UQTR et l’I2E3 possèdent des équipements de pointe en recherche sur la caractérisation et la modélisation du comportement des matériaux. Les travaux de ces entités et des professeurs superviseurs du projet proposé portent sur quatre axes principaux, soit l’élaboration et fabrication des matériaux, la caractérisation expérimentale et l’endommagement, la modélisation numérique de même que la conception de pièces.

Pour le projet proposé, les travaux se feront dans les installations de l’entreprise partenaire et les laboratoires de caractérisation du Département de génie mécanique et du pavillon CIPP de l’Université du Québec à Trois-Rivières (notamment pour les analyses thermomécaniques si requises). L’étudiant(e) sera fréquemment amené(e) à se déplacer chez le partenaire industriel pour y effectuer une partie des travaux de recherche.

Le projet de recherche vise à modéliser par éléments finis, en parallèle aux travaux expérimentaux de caractérisation requis, le procédé de moulage d’une chenille de traction utilisée sur les véhicules récréatifs, agricoles ou militaires. La fabrication des chenilles se fait par le procédé de moulage par compression sur presse chauffante. Lors du moulage, le caoutchouc est comprimé et chauffé afin d’activer la réaction chimique de vulcanisation.

Le projet se fait en étroite collaboration avec la compagnie partenaire commercialisant les chenilles. Il comporte trois phases. Deux étudiants de maîtrise travaillent actuellement sur les deux premières phases, soit la caractérisation physique et thermique des caoutchoucs utilisés dans les chenilles (phase 1) et la modélisation par éléments finis (sur ABAQUS) d’une plaque simple en caoutchouc renforcé (phase 2). La présente offre concerne la phase 3 qui consiste à simuler, par éléments finis, la vulcanisation d’une chenille complète (géométrie réelle et plus complexe) faite de caoutchouc et de différentes autres matières utilisées comme renforts (ex : câble d’acier, toile, acier, etc.).

Plus spécifiquement, les objectifs de la phase 3 sont :

1) Réaliser une revue de littérature sur la modélisation par éléments finis du moulage de pièces complexes en caoutchouc et les approches de modélisation utilisées.

2) En fonction de la revue de littérature, développer une méthodologie permettant d’intégrer à un modèle 3D les propriétés thermiques et d’interface développées dans le modèle de plaque simple à la phase 2 (par l’étudiant 2).

3)  Participer à l’acquisition des données lors d’un moulage d’une chenille complète afin d’obtenir des données permettant de valider le modèle numérique. Il est à noter que l'entreprise partenaire prendra en charge la logistique et la réalisation des tests. Le rôle de l’étudiant sera principalement de contribuer aux tests et de s’assurer d’avoir toutes les informations requises pour valider le modèle numérique, en lien avec les informations tirées de la littérature.

4) Adapter le modèle thermique transitoire développé par le partenaire, en tenant compte des résultats plus précis obtenus des sous-projets 1 et 2, afin de reproduire les résultats expérimentaux. Valider le modèle numérique en comparant les résultats simulés aux résultats expérimentaux.

5)  En utilisant le modèle par éléments finis, réaliser une étude de sensibilité des résultats en fonction des imprécisions des paramètres d’entrées, pour quantifier l’impact de celles-ci sur les températures obtenues avec le modèle numérique développé.

Candidat ingénieur admissible au Master2, spécialisé en génie mécanique ou l'équivalent. L’étudiant intéressé doit posséder une base sur les matériaux élastomères, une bonne expertise en modélisation par éléments finis (sur ABAQUS) et de bonnes aptitudes au travail en équipe et en laboratoire.

Cette offre de maîtrise fait l’objet d’un financement Mitacs Accélération, donc une bourse de 20000$/année (pour 2 ans) est accordé à l'étudiant. IMPORTANT: Compte tenu de cette bourse, l'étudiant doit être de nationalité française ou belge francophone pour avoir droit à l'exemption des frais de scolarité majorés à la maîtrise. Une extension du revenu est possible par la réalisation de tâches académiques selon les besoins du directeur de recherche. De plus, les étudiants internationaux admissibles aux bourses ‘Universalis causa’ de l’UQTR obtiennent une bourse de 1500$/session à partir de leur première inscription à temps complet dans leur programme, et ce pour les 4 premières sessions d’étude. Il faut toutefois être inscrit à temps complet, maintenir une moyenne minimale de 3.5/4.3 et avancer de manière satisfaisante dans ses études et son projet de recherche.