Offre de thèse de Doctorat en Mécanique INSA
A propos de nous
Première école publique d’ingénieurs·es de Normandie et figurant parmi les principaux établissements français, l’INSA Rouen Normandie occupe une place majeure dans le paysage de la formation d’ingénieurs·es en France. Ses missions, l’enseignement (10 formations d’ingénieurs·es dont 5 accessibles par apprentissage), la recherche (8 laboratoires) et la diffusion de la culture scientifique s’articulent autour des domaines de compétences suivants : les systèmes d’information, le big data, les mathématiques, la chimie et les procédés, la maîtrise des risques et la reconversion de sites industriels, l’énergétique, la propulsion, la mécanique, la performance industrielle ou encore le génie civil et l’urbanisme.
L’INSA Rouen Normandie est membre du groupe INSA. Il a tissé des liens étroits avec le monde industriel et a développé de nombreux partenariats avec des organismes internationaux.
Mission proposée
Offre de thèse : TRIALS : Tests for ReliabilIty of Structures under Random Multiaxial VibrationS – 2026-2029
Contexte scientifique et industriel
Les systèmes mécaniques embarqués dans les secteurs de l’aéronautique, du spatial, de l’automobile et du transport
sont soumis à des environnements vibratoires complexes. Ces sollicitations, intrinsèquement multiaxiales et aléatoires,
peuvent engendrer des phénomènes critiques tels que des résonances, des instabilités dynamiques ou des
endommagements progressifs par fatigue.
Les procédures actuelles de qualification vibratoire reposent principalement sur des essais aléatoires monoaxiaux
décrits uniquement par les densités spectrales de puissance (DSP) de chaque axe. Ces méthodes négligent
généralement les corrélations existantes entre les différentes directions d’excitation, alors que plusieurs travaux
récents montrent leur influence significative sur les réponses dynamiques et les mécanismes d’endommagement.
Cette thèse s’inscrit dans le cadre du Pacte de Recherche Auvergne-Rhône-Alpes et dans la continuité du laboratoire
commun ADViTAM réunissant le laboratoire LaMCoS (INSA Lyon), le laboratoire de Mécanique de Normandie (INSA
Rouen Normandie) et la société AVNIR Engineering. Elle s’appuiera sur deux plateformes expérimentales de référence
dédiées aux essais vibratoires multiaxiaux : le CUBE (INSA Lyon) et le système 3DED (INSA Rouen Normandie).
Problématique scientifique
Les environnements vibratoires réels présentent des corrélations complexes entre les différentes directions de
sollicitation. Pourtant, ces informations sont rarement disponibles dans les spécifications industrielles et demeurent
difficiles à mesurer expérimentalement.
La question scientifique centrale de la thèse est :
Comment caractériser, reconstruire et intégrer les corrélations entre axes d’excitation dans les essais vibratoires
aléatoires multiaxiaux afin de reproduire fidèlement les conditions opérationnelles réelles et d’améliorer la
prédiction de l’endommagement en fatigue des structures mécaniques ?
Cette problématique s’articule autour de quatre verrous scientifiques majeurs :
• Reconstruction des chargements vibratoires multiaxiaux à partir de données partielles,
• Définition de sollicitations multiaxiales représentatives ou aggravées pour les essais de qualification,
• Intégration des termes d’intercorrélation dans les modèles fréquentiels de réponse dynamique et de fatigue,
• Quantification de l’influence des corrélations sur les mécanismes d’endommagement et la durée de vie des
structures.
Objectifs de la thèse
Les travaux viseront notamment à :
• Développer des méthodes d’identification et de reconstruction des matrices spectrales complètes associées
aux excitations vibratoires multiaxiales,
• Élaborer des protocoles d’essais multiaxiaux représentatifs ou aggravés reproduisant les mécanismes de
vieillissement observés en service,
• Développer des outils numériques intégrant explicitement les corrélations entre axes dans les calculs de
réponse dynamique et d’endommagement en fatigue,
• Évaluer expérimentalement et numériquement l’influence des corrélations sur la durée de vie des structures,
• Proposer des recommandations méthodologiques susceptibles de contribuer à l’évolution des pratiques
industrielles et normatives.
Méthodologie
La démarche combinera :
• Analyse et traitement de données vibratoires expérimentales,
• Développement de méthodes fréquentielles pour la fatigue sous chargements aléatoires multiaxiaux,
• Modélisation numérique par éléments finis (Ansys),
• Réalisation d’essais vibratoires sur plateformes multiaxiales,
• Validation sur éprouvettes puis sur cas industriels issus du secteur aéronautique.
Les travaux bénéficieront de l’expertise complémentaire des équipes du LaMCoS, du LMN et d’AVNIR Engineering,
couvrant l’ensemble de la chaîne de recherche, depuis les développements fondamentaux jusqu’à la qualification en
environnement représentatif.
Environnement de travail
Le doctorant sera principalement accueilli au sein du laboratoire LaMCoS (INSA Lyon), dans l’équipe Dynamique et
Contrôle des Structures (DCS). Des séjours scientifiques réguliers seront réalisés au laboratoire de Mécanique de
Normandie (INSA Rouen Normandie). Il bénéficiera d’un accès privilégié aux deux plateformes expérimentales
multiaxiales de référence ainsi qu’aux moyens de simulation et d’ingénierie d’AVNIR Engineering, partenaire industriel
du projet.
Notre profil idéal
Formation : Master 2 ou diplôme d’ingénieur en mécanique.
Compétences appréciées :
• Dynamique des structures et vibrations,
• Fatigue des matériaux et fiabilité,
• Vibrations aléatoires et excitations multiaxiales,
• Modélisation numérique et calculs par éléments finis (Ansys),
• Traitement de données expérimentales.
Qualités attendues :
• Goût pour les travaux expérimentaux,
• Rigueur scientifique,
• Autonomie et esprit d’initiative,
• Aptitude au travail collaboratif dans un environnement associant deux laboratoires académiques et un
partenaire industriel.
Perspectives
Cette thèse permettra d’acquérir une expertise reconnue dans les domaines des vibrations, de la fatigue, de la fiabilité
et des essais multiaxiaux avancés. Les compétences développées par le doctorant sont particulièrement recherchées
par les industriels des secteurs aéronautique, spatial, automobile, ferroviaire et énergétique, ainsi que dans les
laboratoires de recherche académiques.
Candidature
Les candidatures doivent comporter CV, lettre de motivation, relevés de notes, lettres de soutien éventuelles.
Contrat doctoral 36 mois