Liste des sujets proposés pour la rentrée 2017

Il y a actuellement 12 sujets disponibles.

Sujet 01 : Développement d'un élément fini de type poutre avec section maillée

-- Ce sujet est déjà attribué --

Tuteur Centre des Matériaux : Djamel Missoum-Benziane 
Société partenaire : CEA, site de Cadarache 
Référence : 01-DMS-2017-CEA

Il s'agit d'un sujet purement numérique, qui exploitera les modèles issus du projet DMS 2016-
2017 (Référence : DMS-2016-CEA). Le projet s’inscrit dans le cadre du développement de
dispositifs d’irradiation nucléaire qui seront mis en œuvre dans le réacteur expérimental de
recherche RJH en cours de construction sur le site CEA de Cadarache. Ces dispositifs utilisent
un fluide caloporteur (eau sous pression) permettant de maîtriser les conditions
expérimentales, qui est véhiculé dans des lignes métalliques de petit diamètre (les « mini-
tubes ») afin d'assurer une souplesse suffisante pour déplacer les dispositifs en piscine du
réacteur sans déformation importante. Ces lignes sont soumises à des chargements en pression
et températures élevées, et leur tenue mécanique nécessite d’être justifiée vis-à-vis de leurs
conditions de fonctionnement en milieu nucléaire (règles de dimensionnement et exigences
réglementaires).

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Sujet 02 : Stratégie d’estimation d’erreur a posteriori et d’adaptation en milieu hétérogène

-- Ce sujet est déjà attribué --

Tuteurs Centre des Matériaux : Basile Marchand et David Ryckelynck 
Société partenaire : Safran Tech 
Référence : 02-DMS-2017-SAFRAN

Les bureaux d’études ont de plus en plus recours aux simulations numériques lors des
processus de dimensionnement des pièces aéronautiques. Si les progrès effectués en la
matière permettent de simuler des systèmes physiques de plus en plus complexes, il est
nécessaire de pouvoir évaluer le degré de fiabilité des simulations, et d’améliorer la précision
des résultats tout en gardant un coût de calcul raisonnable. Il apparaît alors le besoin de
contrôle de la qualité d’une simulation numérique au regard des différentes sources d’erreur :
discrétisation spatiale (finesse de maillage) et temporelle (algorithmes d’évolution), erreurs de
modèle physique et mécanique, etc.

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Sujet 03 : Modélisation multi-échelle de l’endommagement du système barrière thermique AM1/(Ni,Pt)-Al/YPSZ sous sollicitation thermique

-- Ce sujet est déjà attribué --

Tuteurs Centre des Matériaux : Vincent Maurel et Vincent Guipont 
Société partenaire : Safran Tech 
Référence : 03-DMS-2017-SAFRAN

Les barrières thermiques sont largement utilisées par Safran Aircraft Engines pour les structures chaudes des turbines aéronautiques. Pour le cas d’une aube mobile Haute Pression, la combinaison des canaux de refroidissement avec ce revêtement protecteur permet un abattement considérable de la température maximale perçue par le substrat (AM1). Dans l’objectif de soumettre ces structures à des températures toujours plus élevées, il est crucial d’intégrer la dégradation du revêtement barrière thermique explicitement dans la prévision de la durée de vie des structures. Ce projet vise à valider des démarches de modélisation de la durée de vie à l’écaillage et à la propagation de fissures d’interface à différents niveaux de complexité. Par exemple, d’un post-processing pour la prédiction de l’amorçage à la simulation explicite de la fissuration par la méthode de zones cohésives. La synthèse de modèles existants permettra de les appliquer sur des calculs éléments finis prenant compte des chargement thermo-mécaniques simulés d’éprouvettes de laboratoires aux pièces réelles. C’est la comparaison au retour d’expérience (labo ou sur pièce) qui permettra d’estimer la qualité de ces modèles et de proposer des pistes d’amélioration. En fonction de l’avancement des travaux, des essais de validation pourront être réalisés au cours du projet à l’aide de techniques originales de choc laser.

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Sujet 04 : Dimensionnement d’un plateau de fabrication additive par procédé SLM

-- Ce sujet est déjà attribué --

Tuteurs Centre des Matériaux : Jean-Dominique Bartout, Djamel Missoum-Benziane, Christophe Colin et Matthieu Mazière
Société partenaire : Safran Tech 
Référence : 04-DMS-2017-SAFRAN

Le plateau de fabrication utilisé dans le procédé SLM peut être perçu comme l'équivalent de l'outil de coupe en usinage tradionnel. Il est donc naturel de chercher à optimiser ce dernier à différents niveaux : géométrie optimale, choix du matériau, durée de vie, influence sur la qualité de fabrication, ...On peut aborder le problème d'un point de vue technico-économique : vaut-il mieux un plateau peu cher et jetable plutôt que l'inverse i.e. cher et réutilisable? On peut l'aborder d'un point de vue thermo-mécanique : faut-il mieux concentrer les contraintes résiduelles de fabrication dans la pièce ou dans le plateau? L’objectif du projet est de donner les règles de choix du matériau, forme, épaisseur et température de préchauffage du plateau afin d'éviter une rupture pièce/plateau, diminuer les contraintes résiduelles et permettre l'utilisation d'une paramétrie de matériau sécable. Les matériaux des pièces à traiter seront les alliages bases Nickel (Inco 738 et René 77), les alliages de titane (TA6V) voire d’autres matériaux si c’est faisable (acier, cuivre, alu).

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Sujet 05 : Modélisation du débourrage de noyaux à résine inorganique
pour des pièces automobiles en fonderie d’aluminium

-- Ce sujet est déjà attribué --

Tuteurs Centre des Matériaux : William Hilth et David Ryckelynck
Société partenaire : Montupet
Référence : 05-DMS-2017-MONTUPET

Le moulage des culasses en aluminium de moteurs automobile utilise une grande quantité de noyaux en sable lié par une résine. Ces noyaux doivent être extraits sans laisser de résidus dans les pièces, car le sable résiduel est un polluant pour les circuits d'eau et d'huile. Cette opération, de plus en plus difficile à réaliser par la miniaturisation des moteurs, est cruciale pour l'amélioration de la qualité des culasses. L'étape d'extraction des noyaux est appelée débourrage. Elle consiste à traiter une pièce qui a eu le temps de se refroidir à température ambiante afin de lui appliquer un martelage qui la fait entrer en vibration. En vibrant, la culasse se déforme et fragmente les noyaux. Plus les noyaux sont fragiles, plus le débourrage est aisé. L'objectif de ce projet est d'appliquer le protocole de modélisation numérique développé dans une thèse en cours (sur des noyaux à base de résine organique) afin de comprendre et d'analyser des essais de débourrage réalisés sur de nouveaux noyaux liés par une résine inorganique.

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Sujet 06 : Caractérisation et modélisation de l'évolution de microstructures des revêtements aluminiures déposés sur un superalliage monocristallin

-- Ce sujet est déjà attribué --

Tuteurs Centre des Matériaux : Vladimir Esin et Vincent Maurel 
Société partenaire : Safran Tech 
Référence : 06-DMS-2017-SAFRAN

Dans un réacteur d’avion, les aubes de turbine haute pression sont des pièces soumises à un environnement extrêmement sévère : elles sont en contact avec des gaz chauds, dont la température dépasse la température de fusion du matériau base nickel utilisé et subissent des efforts centrifuges liés à des vitesses de rotation dépassant 20000 tr/min. Pour résister à de telles sollicitations on utilise des superalliages à base de Ni solidifiés sous forme monocristalline et protégés par des barrières thermiques. Cette barrière thermique est constituée, depuis la surface du revêtement vers le substrat en matériau base nickel. Ce projet vise à comprendre l'évolution de microstructure en cours de vieillissement à haute température (T≥1100 °C) du système substrat-sous-couche métallique dépourvu de couche céramique. Cette analyse suivra celles développées par Sallot[1], Lecardonne[2] et dans un projet DMS 2016-2017.

Mots clés : Diffusion, transformation de phase, métallurgie, DICTRA

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Sujet 07 : Caractérisation / optimisation de l'alliage monocristallin CMSX4 PLUS

-- Ce sujet est déjà attribué --

Tuteurs Centre des Matériaux : Loïc Nazé et Vincent Huleux
Société partenaire : Safran Tech 
Référence : 07-DMS-2017-SAFRAN

 

Sujet 08 :  Prédiction de la rupture des canalisations en PVC par répétition de coups de bélier

-- Ce sujet est déjà attribué --

Tuteur Centre des Matériaux : Lucien Laiarinandrasana et Stéphanie Dang
Société partenaire : SAUR
Référence : 08-DMS-2017-SAUR
L'effet de la durée de service (en années) sur la ténacité du PVC a été étudié sur des anneaux
(NOL rings) pour simuler le chargement de type "coup de bélier" dans les canalisations d'eau potable.
La présente étude vise la rupture par coups de bélier cycliques simulant des conditions de chargement en service.
 
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Sujet 09 : Comportement et endommagement en fluage de polyamides renforcés fibres de verre : prise en compte de l'anisotropie
-- Ce sujet est déjà attribué --
Tuteurs Centre des Matériaux : Lucien Laiarinandrasana et Farida Azzouz
Société partenaire : Renault 
Référence : 09-DMS-2017-RENAULT

Dans l'industrie automobile, les polyamides chargés en fibre de verre par exemple (PA6-GF ou PA66-GF) paraissent de bons candidats en remplacement des alliages d’aluminium pour des pièces de structure peu sollicitées. Cependant l’utilisation de thermoplastique pour les pièces mécaniques se heurte à un manque de modélisation matériau qui ne permet pas d’exploiter au mieux leur potentiel. Ce projet étend la modélisation du comportement et de l'endommagement des polyamides renforcés fibres de verre au chargement statique de type fluage.

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Sujet 10 : Modélisation numérique du revêtement d'isolation thermique de canalisation sous-marines

-- Ce sujet est déjà attribué --

Tuteurs Centre des Matériaux : Alain Thionnet et Lucien Laiarinandrasana
Société partenaire : SAIPEM 
Référence : 10-DMS-2017-SAIPEM
Les conduites sous-marines sont en acier et isolées thermiquement afin de préserver les conditions minimales requises pour le transport du fluide de production. Dans le cas de cette étude, l'isolation thermique est réalisée par un revêtement polymérique épais sur la paroi externe de la conduite qui est en contact direct avec le milieu environnant(eau de mer, sol marin, température, pression hydrostatique ...). Ces revêtements son appliqués sur des longueurs unitaires qui sont raccordées par soudage. L'objectif de ce projet est détudier le point de raccordement des conduites et plus particulièrement, le matériau isolant.
 
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Sujet 11 : Influence des forts niveaux de pré-déformation sur l'amorçage et la propagation en fatigue

-- Ce sujet est déjà attribué --

Tuteurs Centre des Matériaux : Yazid Madi et Nikolay Osipov 
Société partenaire : ENGIE 
Référence : 11-DMS-2017-ENGIE

L'intégrité des canalisations de transport de gaz pour des clients en France et à l'étranger fait l'objet d'études au CRIGEN (ENGIE). Celles-ci sont soumises à des efforts provenant d'une utilisation normale (variation de pression dues à la distribution) et à des évènements exceptionnels (contact avec engin de chantier, déplacement d'une tuyauterie présentant des soudures), qui peuvent faire naître des fissures. L'objectif du projet est d'explorer l'effet des forts niveaux de déformation sur la fatigue. Une démarche expérimentale et numérique sera adoptée pour étudier cet effet à la fois sur la phase d'initiation et sur la phase de propagation de fissures.  

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Sujet 12 : Tenue mécanique d'une ligne de transfert en polyéthylène (HDPE) pour structure offshore

-- Ce sujet est déjà attribué --

Tuteurs Centre des Matériaux :  Lucien Laiarinandrasana et Stéphanie Dang
Société partenaire : TOTAL
Référence : 12-DMS-2017-TOTAL

Pour assurer le transfert d'huiles sur les champs pétroliers entre les supports flottants récupérant le brut et les tankers transportant l’huile traitée, des bouées de déchargement sont installées en mer à 1,5 milles nautiques des unités de production. Ces lignes de transferts, appelées Oil Off Loading, OOL, sont des tubes de gros diamètres, entre 16’’ et 20’’, coûteux et compliqués à installer. L’objectif de cette étude consiste à constituer une base de données expérimentale sur des éprouvettes de laboratoire testées sous des conditions de sollicitation représentatives de celles subies par la ligne : traction et flexion en quasi-statique et en cyclique avec une période de 10 à 18 secondes. Il s'agit alors de montrer la tenue à long terme de la ligne en déterminant, sous chargement faible, la courbe limite du temps de fin de fluage secondaire en statique ou en cyclique. Des observations (MEB, tomographie …) permettront de suivre les mécanismes de déformation à l'échelle de la microstructure au moment précis de cette courbe limite.

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