Contexte

Les surfaces reconfigurables constituent aujourd’hui un domaine de recherche en plein essor, à la croisée de la mécanique, des matériaux intelligents et du design fonctionnel. Ces structures ont la capacité de modifier leur forme, leur rigidité ou leurs propriétés mécaniques en réponse à une sollicitation externe - champ électrique, contrainte mécanique ou stimulus thermique [1]. De tels systèmes ouvrent la voie à des applications innovantes : architectures adaptatives, robotique souple ou encore dispositifs biomimétiques.

 Parmi les approches permettant de concevoir ces systèmes, l’intégration de mécanismes bistables joue un rôle clé. Ces mécanismes présentent deux états d’équilibre stables, c’est-à-dire ne nécessitant pas d’énergie pour se maintenir dans une configuration donnée, et peuvent basculer d’un état à l’autre par un apport d’énergie ponctuel. Cette propriété permet la conception de surfaces capables de changer de forme rapidement, de manière réversible et économe en énergie, ouvrant la voie à de nouvelles générations de systèmes mécaniques adaptatifs.

[1] Y. Cao, M. Derakhshani, Y. Fang, G. Huang, C. Cao, Bistable Structures for Advanced Functional Systems. Adv. Funct. Mater. 2021, 31, 2106231. https://doi.org/10.1002/adfm.202106231

Missions

Dans ce contexte, l’étude des surfaces reconfigurables vise à ouvrir un nouveau champ d’investigation combinant modélisation, simulation et expérimentation.

Le stage s’organisera en plusieurs étapes :

• Synthèse bibliographique sur les surfaces reconfigurables et les mécanismes bistables.
• Modélisation et simulation d’un système bistable élémentaire (poutre bistable), avec développement d’un code numérique et d’une simulation pour explorer différentes géométries et paramètres.
• Conception et fabrication d’un prototype expérimental instrumenté, fondé sur les résultats théoriques.
• Caractérisation mécanique du prototype et comparaison avec les prédictions théoriques pour en valider le comportement et expliquer les écarts observés.
• Étude de l’actionnement du système bistable par focalisation d’ondes mécaniques au sein du matériau.

En fonction des attendus de votre école, les sujets pourront être discutés.

Etudiant.e en école d’ingénieur ou master 2, avec une spécialisation ou une appétence en mécanique et physique du solide.

Des compétences ou une familiarité dans les domaines suivants seront appréciées :

• Logiciels de CAO (SolidWorks) et de simulation multiphysique (Ansys).
• Programmation, en particulier en Python.
• Goût pour la modélisation physique, la simulation numérique et l’expérimentation.

Le ou la candidat.e devra faire preuve de curiosité scientifique, d’un esprit analytique et d’une envie de découvrir le monde de la recherche au sein d’une équipe passionnée et pluridisciplinaire. Le stage sera l’occasion de développer des compétences en programmation, instrumentation (capteur de force, de déplacement, transducteurs piézoélectriques…), simulation numérique et prototypage.

Entité de Rattachement

Le CEA est un acteur majeur de la recherche, au service des citoyens, de l'économie et de l'Etat.
Il apporte des solutions concrètes à leurs besoins dans quatre domaines principaux : transition énergétique, transition numérique, technologies pour la médecine du futur, défense et sécurité sur un socle de recherche fondamentale. Le CEA s'engage depuis plus de 75 ans au service de la souveraineté scientifique, technologique et industrielle de la France et de l'Europe pour un présent et un avenir mieux maîtrisés et plus sûrs.

Implanté au cœur des territoires équipés de très grandes infrastructures de recherche, le CEA dispose d'un large éventail de partenaires académiques et industriels en France, en Europe et à l'international.
Les 20 000 collaboratrices et collaborateurs du CEA partagent trois valeurs fondamentales :

• La conscience des responsabilités
• La coopération
• La curiosité

Conformément aux engagements pris par le CEA en faveur de l'intégration des personnes handicapées, cet emploi est ouvert à toutes et à tous. Le CEA propose des aménagements et/ou des possibilités d'organisation pour l'inclusion des travailleurs handicapés.