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Thilo Morgeneyer

Thilo Morgeneyer

Directeur de recherche

Centre · CMAT

Thème(s)
Développement durable, Hydrogène, Nucléaire, Polymère, Recyclage, Superalliage

Prix & distinctions

  • 2017 Prix Jean MANDEL 2017
  • 2016 Prix du meilleur poster lors du symposium ICACM2016 à Compiègne

Équipe

MEM - Mécanique Expérimentale et Matériaux

Biographie

Thilo Morgeneyer est un chercheur spécialisé dans l’étude des mécanismes de rupture et d’endommagement des matériaux métalliques et composites, avec une expertise marquée en mécanique des fractures ductiles et en analyse multi-échelle des microstructures. Ses travaux s’articulent autour de l’influence des contraintes locales, des hétérogénéités microstructurales et des conditions de chargement sur le comportement mécanique des matériaux, notamment dans des contextes industriels tels que l’aéronautique ou l’énergie. Morgeneyer a contribué à l’avancement des méthodes expérimentales in situ, comme la laminographie et la tomographie par rayonnement synchrotron, couplées à des techniques de corrélation d’images numériques (DIC) et à des simulations numériques par éléments finis. Ses recherches abordent des thématiques variées, allant de l’effet Portevin-Le Chatelier dans les alliages d’aluminium à l’endommagement sous hydrogène dans les aciers, en passant par l’étude des mécanismes de coalescence de cavités et l’impact des traitements thermiques sur la ténacité des matériaux. Son approche combine souvent des observations expérimentales fines à des modélisations avancées, comme les modèles de Gurson-Tvergaard-Needleman (GTN) ou de Rousselier, pour mieux comprendre et prédire les phénomènes de rupture.

Publication(s)

Projets

  • 2024-2028 EU Hyway Project Co-porteur The main objective of HyWay is to develop adaptive multiscale material modelling and characterisation suites for assessing interactions between hydrogen and advanced metallic materials and demonstrate their capabilities on hydrogen storage and transport components. Our ambition is to enable industries to be more efficient when developing and using new advanced materials, shorten the materials innovation cycle, seamlessly merge materials modelling and characterisation approaches along value chains, and create a robust material research ecosystem platform. https://hywayproject.eu/project/
  • 2024-2028 ANR Recycal Partenaire Impact des impuretés sur la germination de l'endommagement et la formabilité des alliages d'aluminium recyclé – RECYCAL Le projet RECYCAL a pour but de comprendre et de modéliser les mécanismes d’endommagement à l’œuvre dans les alliages d’aluminium issus du recyclage lors d’un chargement en déformation plane. Par rapport aux références utilisées actuellement dans les domaines du transport ou de l’emballage, ces alliages possèdent des teneurs plus élevées en impuretés, notamment en fer, ce qui conduit souvent à une baisse de propriétés. RECYCAL est un partenariat entre l’entreprise Constellium, le Centre des Matériaux, le CEMEF et le laboratoire SIMaP. L’objectif principal est de prédire l’impact sur la ductilité des caractéristiques microstructurales liées aux particules intermétalliques (taille, morphologie, nature, distribution spatiale) et de leur environnement (dureté de la matrice, orientations cristallographiques des grains) en combinant des caractérisations 3D à différentes résolutions et des modélisations multi-échelles. L’effet du trajet de chargement sera également investigué in-situ en comparant la traction en déformation plane et le pliage sur éprouvettes miniaturisées sous le faisceau de rayons X au synchrotron, puis en étendant à des chargements industriels complexes, combinaisons de ces chargements élémentaires, par simulation éléments finis (EF). Le projet sera organisé en six lots complémentaires : 1- Fabrication des matériaux et caractérisation initiale ; 2- Observation et quantification de l’endommagement en traction plane ; 3- Observation et quantification de l’endommagement en pliage ; 4- Simulations micromécaniques en champ complet à partir des microstructures réelles imagées par tomographie ; 5- Construction d’un critère d’endommagement incluant les données microstructurales pertinentes issues des observations in-situ (lots 2 et 3) et des simulations sur volume élémentaire représentatif (lot 4) (comparaison approche statistique classique et réseau de neurones) ; 6- Transfert à l’échelle industrielle via des simulations EF utilisant le critère proposé au lot 5. https://anr.fr/Projet-ANR-23-CE08-0033
  • 2018-2022 ANR LAMBDA Porteur In-Situ X-ray LAMinography with Bi-axial Loads for the Multiscale Investigation of DAmage Formation in Materials for Transportation – LAMBDA In the pursuit of lighter materials and optimized thin-walled components for transportation, knowledge about the characteristic ductile damage mechanisms in metal sheets is key.As the study of damage in materials has, up to now, been focussed on proportional loading, the strain-damage interaction is not understood for the highly application-relevant bi-axial loading with load path changes. Thus, our proposal aims at three-dimensional (3D) imaging of the microstructure inside flat sheet specimens evolving during material testing under such loads. For this, we extend the capability of in situ synchrotron laminography to overcome inherent insufficiency of other 3D techniques for such kind of samples. It shall be developed into a unique multiscale approach from a few hundred micrometres down to nanometre scale to determine the ductile damage nucleation and growth kinetics. Such hierarchical 3D data will serve as valuable input for microscopic simulations and the formulation and validation of continuum damage models suited to predict engineering-relevant mechanical properties. https://anr.fr/Project-ANR-17-CE08-0051
  • 2025-2029 « Matériaux, Transition écologique, Recyclage et Imagerie X – MATRIX » « Programmes d’amorçage de l’Université PSL » Porteur The MATRIX starter program aims to develop at PSL cutting-edge research around the materials and technologies necessary for the ecological transition. It brings together the knowledge and experience of 14 laboratories from 5 PSL members as well as the Synchrotron SOLEIL research center, located close to the partners near Paris. The large multidisciplinary consortium united behind MATRIX makes it possible to address all aspects of materials engineering and innovation in support of the necessary changes to our economy and our industry. The proposed research will be organized into 4 axes: (i) innovation in material recycling (ii) materials for a circular economy (iii) materials for the energy transition (iv) materials for sustainable construction. In addition, a new 3D material characterization platform will be created at Mines Paris and mutualized between all partners as well as facilitated access to Synchrotron SOLEIL for cutting edge characterizations. This project aims to produce a real and strong impact in the field of the ecological transition. It will contribute to fostering a virtuous cycle where material waste can be seen as a resource and knowledge-based innovation as a way to reduce our footprint on the environment while helping to strengthen our industry. This program will also boost PSL industrial research by establishing or consolidating state-of-the-art know-how to tackle industrial issues on extremely important topics for the years to come, such as recycling, low impact materials or sustainable construction.

Enseignements

"Fracture Mechanics" dans MAGIS - parcours du master SGM de PSL

2020 – 2026 Responsable

This teaching unit dealt with the main fracture mechanisms (brittle fracture, ductile fracture, fatigue, stress-corrosion...) that can compromise structural integrity and with available modelling approaches and their limits. It shows how fracture mechanics can allow predictions about the reliability, damage tolerance, durability and security of structural components, whatever their constitutive material and geometry . Through excercice sessions, lab sesssions and computer sesssions, the students learn how to recognize a fracture mechanism from fractographic observations, how to analyze service loads, how to reproduce it in lab experiments, how to compute the crack tip stress and strain fields and how to use it to predict crack paths and growth kinetics.

Aspects microscopiques et macroscopiques du comportement mécanique des métaux - CNAM

2019 – aujourd'hui Responsable

Objectifs pédagogiques Identifier les phénomènes fondamentaux mis en jeu dans les alliages métalliques (structure cristalline, défauts cristallins, mécanismes de déformation). Présenter des outils d'ingénieurs pour quantifier les phénomènes fondamentaux (choix des paramètres de traitement thermique, etc.) Résoudre efficacement les problèmes de métallurgie qui se posent dans la pratique. Dans cette partie, l'accent est mis sur le comportement mécanique et sur la mise en forme par déformation plastique des métaux.

Direction(s) de thèse(s)

  • 2024 Etude par tomographie synchrotron des mécanismes de fragilisation par hydrogène dans l'acier pour des applications de transport et de stockage PILLON Gianpaolo
  • 2024 Etude de l'endommagement dans des alliages Al recyclés par expériences 4D corrélatives et simulations VERNET Gabrielle
  • 2024 Caractérisation des mécanismes d'endommagement par Fragilisation Hydrogène dans les matériaux de Stockage et Transport : Approche par mini-éprouvettes . BALLMANN DE CAMPOS Eduardo
  • 2023 Effet des différentes voies d’élaboration d’un acier inoxydable sur sa résistance à haute température et pour de très longues durées d’exploitation BEN BETTAIEB Marwa
  • 2022 Modélisation de la nucléation et de l'endommagement par apprentissage automatique, données expérimentales 4D et calculs micromécaniques RIJNDERS Berjo
  • 2021 Effets polycristallins sur l'interaction entre déformation et endommagement : mesures 4D et calculs éléments-finis de microstructures GILLE Maryse
  • 2019 Effet du soudage sur la fissuration en relaxation de l’acier austénitique inoxydable AISI 316L(N) PY RENAUDIE Baptiste
  • 2018 Etude de l’endommagement ductile lors de chargements complexes et à basse triaxialité par imagerie 3D synchrotron et calculs éléments finis KONG Xiang
  • 2017 Fissuration en relaxation de l’acier inoxydable austénitique AISI 316L(N) KOEDINGER Thomas
  • 2016 Caractérisation mécanique d'alliages de titane soudés par friction linéaire GARCIA Juan-Manuel
  • 2015 Étude du comportement en fatigue et des mécanismes associés dans un acier à très haute résistance pour application aéronautique ABDESSELAM Hayat
  • 2015 Compréhension et modélisation d’essais de ténacité avec pop-in : application à l’aluminium 6061-T6 et influence de l’irradiation neutronique PETIT Tom