CONTEXTE : Les progrès incessants des technologies laser ont amplifié l’intérêt du soudage pour
l’assemblage des pièces métalliques. Les sources laser actuelles permettent une grande variété dans
le choix des longueurs d’onde et des distributions énergétiques afin de garantir des soudures de
qualité. Néanmoins, la grande diversité des paramètres complexifie la recherche des conditions
opératoires optimales pour éviter l’apparition de certains défauts. L’objectif de cette thèse est de
développer une approche numérique multi–échelle afin de prédire à l’échelle mésoscopique la
formation de défauts induits par les instabilités du bain liquide (porosités) et à l’échelle de la pièce les
défauts liés aux contraintes et déformations. Cette approche numérique reposera sur l’utilisation de
modèles multiphysiques permettant de comprendre les conditions opératoires minimisant les défauts
et ainsi permettra de réduire le nombre de tests expérimentaux pour définir les paramètres optimaux.
Une réflexion sera également menée pour proposer un outil numérique convivial couplant ces
approches multi–échelles et multiphysiques au sein d’un même logiciel pour une utilisation industrielle
facilitée.
MOYENS : Les développements numériques se baseront sur les travaux précédents réalisés au sein de
l’IRDL (modèle thermohydrodynamique de soudage laser) et d’IREPA LASER (modèle
thermomécanique en fabrication additive) avec le logiciel COMSOL Multiphysics®. Il s’agira de
comprendre le comportement du bain de fusion en fonction des différents paramètres opératoires :
distribution énergétique (gaussienne, top hat, annulaire, …), oscillation du faisceau (amplitude,
fréquence). Différentes configurations de soudage pourront être étudiées (bord à bord, transparence),
ainsi que des cas de soudage hétérogène. Cette étude visera à identifier les conditions opératoires
minimisant les instabilités du bain (humping, porosité). Le calcul du champ de température à l’échelle
du bain (méso) servira de données d’entrée d’un modèle macroscopique thermomécanique pour
prédire les distorsions et contraintes sans avoir recours à des étapes de calibration de sources. En
parallèle, des campagnes d’essais seront menées en vue de valider le côté prédictif des modèles. La
mesure des propriétés matériaux sera également envisagée pour obtenir des modèles fiables.
DEROULEMENT DE LA THESE CIFRE ET LOCALISATION : Cette thèse CIFRE débutera au sein du
laboratoire IRDL (Institut de Recherche Dupuy de Lôme) à Lorient rattaché à l’Université Bretagne Sud
pour les développements des modèles, et la mesure de données matériaux nécessaires aux modèles.
La thèse se poursuivra à IREPA LASER près de Strasbourg, pour mener des campagnes d’essais et
valider le modèle à l’aide de maquettes instrumentées.
COMPETENCES REQUISES : Vous êtes issu(e) de formation de type ingénieur généraliste ou équivalent
universitaire avec une spécialisation en mécanique, thermique. Vous avez des compétences en
simulation numérique par éléments finis idéalement sous COMSOL Multiphysics. Une connaissance
des procédés de soudage ou fabrication additive métallique serait un plus. Vous êtes autonome et
curieux/se. Vous avez une aptitude à vous intégrer dans une équipe et une capacité de dialogue. Vous
maîtrisez l’anglais.
DATE DE DEBUT DE THESE : octobre 2023
ENCADRANTS DE THESE : Muriel CARIN (PR), Mickaël COURTOIS (MCF), Stephen CADIOU (MCF),
Vaibhav NAIN (IREPA LASER), Frédérique MACHI (IREPA LASER)
LOCALISATIONS : Institut de Recherche Dupuy de Lôme Lorient (50 %) et IREPA LASER (50%)
CONTACT ET ENVOI DES CANDIDATURES :
stephen.cadiou@univ–ubs.fr et myjob@irepa–laser.com