Stage PFE - Modélisation du process frittage/assemblage des contacts électriques F/H

Description de l'offre

Modélisation numérique du frittage résistif sous charge de matériaux de contacts :

poursuite de la construction du modèle numérique et de la caractérisation des lois de comportement thermo-mécanique de matériaux de contact AgWC et AgC

Dans le cadre de ses activités, Schneider Electric Industries (SEI) produit des matériaux de contact composites à matrice argent sous forme de pastilles fixées sur un support en cuivre. Cet assemblage est nommé contact électrique et est utilisé dans les dispositifs de coupure électrique tels que : les disjoncteurs, les contacteurs et les interrupteurs. Le matériau de contact est issu de la métallurgie des poudres. Il est fritté et assemblé sur son support en cuivre au moyen de soudeuses industrielles. Un modèle numérique est en cours de développement dans le but d'améliorer la compréhension du frittage-assemblage par soudage par résistance et d'en optimiser le procédé.

Sous l'effet de la charge appliquée et de la température induite par effet Joule, la pastille va se déformer et se densifier. Le modèle doit permettre l'obtention des champs de température et des propriétés finales telles que la conductivité électrique, la conductivité thermique et la densité relative. La loi de comportement mécanique introduite dans le modèle numérique doit permettre de calculer les déformations thermo-élastique, viscoplastique et de densification du matériau.

Ce stage s'inscrira dans la suite de travaux antérieurs qui ont déjà permis de constituer en grande partie la base de données du modèle avec les propriétés des matériaux de contact et des interfaces , et d'élaborer les premières versions du modèle. Il s'articulera autour de deux axes : une partie finalisation de la caractérisation des matériaux de contact et une partie construction et validation du modèle numérique.

La caractérisation des lois de comportement mécanique consistera en :

· · des essais complémentaires de fluage et de frittage sur la machine Gleeble à l'IRDL. Ils permettront de valider l'identification des paramètres des lois de comportement à l'aide des techniques inverses effectuée lors de travaux antérieurs.
· · des essais de frittage anisothermes dont les résultats seront confrontés aux résultats de simulation afin de valider la loi de comportement mécanique et son implémentation dans Comsol.

Le travail sur le modèle numérique consistera en :

· · la résolution des difficultés numériques actuelles associées à la modélisation des contacts, à la construction du modèle et à l'implémentation des physiques et des données matériaux
· · l'implémentation des lois de comportement de l'AgC et l'AgWC suite à l'étape de validation précédemment décrite.
· · la confrontation des premiers résultats de simulation à partir du modèle complet électro-thermo-mécanique avec des mesures expérimentales de température, de tension et de dimensionnel obtenus lors d'essais de frittage-assemblage instrumentés.

Le stagiaire devra faire preuve de rigueur et d'autonomie pour mener à bien ce projet. Il devra également être capable de présenter clairement les méthodes utilisées et les résultats obtenus, afin de faciliter la poursuite du travail par les collaborateurs de SEI.

Ce travail sera effectué sous la tutelle de trois parties : SEI le gestionnaire du stage et le client final du modèle numérique, l'IRDL chez qui s'effectuera la caractérisation matériaux et qui est aussi le créateur du modèle numérique, et la société SIMTEC qui apportera avant tout l'expertise Comsol.

Lieu du stage : IRDL - Lorient (30% du temps), SEI + SIMTEC – Grenoble (70 % du temps), répartis comme suit : 2 mois à Grenoble, puis 2 mois à Lorient, et 2 mois à Grenoble

Mots clés : frittage sous charge, caractérisation lois de comportement thermo-mécanique, matériaux poreux, simulation numérique COMSOL

Profil recherché

Qualifications :

Pré-requis : Connaissances en, mécanique, matériaux, thermique, électricité, modélisation, simulation numérique. Aptitudes à travailler en groupe.

Diplôme visé : PFE Master 2 - spécialité mécanique - matériaux