Liste des sujets proposés pour la rentrée 2020

Il y a actuellement 7 sujets disponibles.

Sujet 01 : Identification et modélisation du comportement thermomécanique multiaxial d'une résine époxy

Pour les apllications visées par Safran Aircraft Engines dans le cadre du programme LEAP, les matériaux composites à matrice organique (CMO) à renfort de type interlock présentent certains avantages. En effet, ces matériaux tissés dans l’épaisseur permettent d'éviter les délaminages rencontrés dans les composites de type stratifié tout en facilitant l'élaboration des pièces finies enévitant l'empilement d'un nombre important de plis.
La complexité des pièces structurelles en composite tissé 3D développées par Safran Aircraft Engines, implique des mécanismes d’endommagement variés au sein du matériau. En ajoutant les contraintes induites par leur utilisation en service et l’environnement, ces mécanismes nécessitent d’être étudiés et modélisés. La particularité des matériaux composites en général et spécifiquement les composites tissés 3D requiert plusieurs échelles de modélisation afin de rendre compte de l’ensemble des mécanismes physiques en jeu dans le matériau. C’est en composant avec ces prérequis que Safran Aircraft Engines pousse à améliorer la compréhension de ses matériaux pour optimiser leur dimensionnement. Dans ce cadre, Safran Aircraft Engines souhaite étudier le comportement et la rupture de la résine epoxy utilisée comme matrice pour l’élaboration des pièces en composite tissé 3D.

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Tuteurs Centre des Matériaux : Lucien Laiarinandrasana, Cristian Ovalle
Société partenaire : SAFRAN
Référence : 01-DMS-2020-SAFRAN

Sujet 02 : Caractériser et simuler les états de contrainte à dominante biaxiale dans la paroi d'une tuyauterie PEHD sous pression hydrostatique
- Ce sujet est déjà attribué --

Dans le cadre des évolutions liées aux nouvelles exigences post-Fukushima (PFKS), EDF utilise des tuyauteries de polyéthylène haute densité (PEHD) comme système de refroidissement d'ultime secours afin d'évacuer durablement la puissance résiduelle du réacteur nucléaire et de la piscine d'entreposage des combustibles en cas de perte combinée de la source froide et de l'alimentation électrique. Ce matériau est également proposé dans les programmes de construction de nouvelles centrales nucléaires (projet EPR2) principalement pour ses qualités de tenue au séisme et de durabilité en service. Les tuyauteries en PEHD présentent un bon retour d'expérience dans les industries de transport et de distribution d'eau potable et de gaz. Ce matériau a, en outre, la particularité d'offrir une bonne résistance aux sollicitations mécaniques, ainsi qu'une bonne
tenue à la corrosion et à la propagation de fissure. EDF R&D ainsi que les entités d’ingénierie, Direction industrielle (DI) et Direction Technique (DT) sont partenaires de ce projet industriel.

L’objectif de ce stage est de caractériser et de simuler les états de contrainte à dominante biaxiale dans la paroi d’une tuyauterie PEHD sous pression hydrostatique afin d’aider à la formulation d’un critère de ruine.

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Tuteurs Centre des Matériaux : Lucien Laiarinandrasana, Cristian Ovalle
Société partenaire : EDF
Référence : 02-DMS-2020-EDF

Sujet 03 : Identification de loi de comportement en plasticité cristalline à l’aide de méthodes de caractérisation locales avancées

Afin d’améliorer la tenue des pièces en service, un des leviers concerne l’amélioration de la qualité de la matière qui constitue les structures. Les matériaux actuels et futurs sont ainsi optimisés autant du point de vue de leur composition chimique que de leur gamme
de fabrication et de finition, permettant in fine d’obtenir la matière, la microstructure et l’état de surface adaptées à l’application cible. Avec les avancées sur le « matériau et le procédé », il est nécessaire de proposer de nouveaux modèles mécaniques pour ces
matériaux afin de faire avancer, en parallèle, le dimensionnement et ainsi tenir compte des caractéristiques spécifiques de ces matériaux. Une des caractéristiques qu’il peut être intéressant d’introduire dans nos modèles est la microstructure granulaire du matériau (texture cristallographique, taille de grains, ...)

sujet en cours de construction 
Tuteurs Centre des Matériaux : Henry Proudhon et Clément Ribart
Société partenaire : SAFRAN
Référence : 03-DMS-2020-SAFRAN

 

Sujet 04 : Suivi expérimental et numérique d’essais de fluage sur éprouvettes en superalliage monocristallin

Ce projet, en partenariat avec SAFRAN s’inscrit dans le cadre de travaux de thèse ayant pour objectif le développement d’une méthodologie automatique d’aide à la sanction de dérogation de pièces en superalliage monocristallin. La méthodologie permettra de donner un indicateur de durée de vie près d’une zone de concentration de contrainte sous une sollicitation mécanique à Haute Température avec gradient thermique. Ce calcul utilisera des techniques de maillage automatique appliquées aux images issues de la numérisation d’une pièce par tomographie. Cette chaine automatique prendra ainsi en compte les variations géométriques locales de la pièce ainsi que la désorientation cristalline du matériau. Le Projet se concentrera sur le développement d’un maillon de la chaine traitant d’une méthode de morphing de géométrie CAO par approche probabiliste. L’opération de morphing permettra de déformer un maillage CAO sur le maillage d’une éprouvette tomographiée afin de déterminer les zones de variations géométriques liées au processus de fonderie.

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Tuteurs Centre des Matériaux : David Ryckelynck, Pierre Kerfriden et Axel Aublet
Société partenaire : SAFRAN
Référence : 04-DMS-2020-SAFRAN


Sujet 05 : Effet de microstructure sur le phénomène de déviation de fissures dans un alliage à base d’aluminium 2050-T8 pour des applications aéronautiques

Dans le cadre du développement des futurs aéronefs, Dassault a fait le choix d’intégrer un nouveau matériau dans certaines structures, l’alliage à base d’aluminium 2050-T8. Spécifiquement, le choix de cette nuance d’alliage est motivé par ses bonnes propriétés mécaniques spécifiques (en particulier sa tolérance aux dommages), sa densité moindre, et sa résistance à la corrosion élevée. Un élément clé de compréhension reste toutefois à éclaircir afin de déterminer au plus juste les critères de dimensionnement : le phénomène de déviation de fissures. En effet, pour cet alliage, il apparait que les critères de bifurcation de fissures classiques sont mis en défaut dans les structures intégrales. Des analyses mécaniques de ce phénomène en étant en cours, l’objectif de ce projet est d’identifier les paramètres microstructuraux du matériau à l’origine de la déviation de fissures. La première étape du travail consistera en une recherche bibliographique approfondie pour déterminer et orienter le travail expérimental qui sera réalisé en deuxième étape. Une caractérisation du matériau à différentes échelles en fonction de l’épaisseur et/ou de l’orientation des tôles en 2050-T8 pour l’état de référence et sur des échantillons issus d’éprouvettes élémentaires disséquées à différents stades de la propagation de fissures sera effectuée. Une attention particulière sera portée à une analyse de la texture cristallographique (EBSD), l’état de précipitation (MEB, MET) et la répartition des contraintes résiduelles (DRX).

sujet en cours de construction 
Tuteurs Centre des Matériaux : Vladimir Esin et Henry Proudhon
Société partenaire : DASSAULT
Référence : 05-DMS-2020-DASSAULT

 

Sujet 06 : Réduction des propriétés mécaniques d’aciers faiblement alliés exposés à de l’hydrogène gazeux sous pression

GRTgaz a annoncé le lancement d’un projet de plateforme de recherche, d’innovation et de coopération européenne sur les nouveaux gaz dont l’hydrogène. La plateforme FenHYx visera en particulier à reproduire les effets du transport d’hydrogène gazeux sur l’intégrité du réseau, en réalisant des essais à différentes pressions et concentrations d’hydrogène et de méthane. Dans le cadre de ce projet DMS, l’ingénieur stagiaire sera chargé d’organiser et de réaliser une campagne expérimentale sur une sélection de matériaux de base, ayant déjà été caractérisés sans présence d’hydrogène. Les essais seront préalablement dimensionnés par simulations EF.

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Tuteurs Centre des Matériaux : Y. Madi, A. Meddour, J. Besson
Société partenaire : GRTgaz
Référence : 06-DMS-2020-GRTGAZ

 

Sujet 07 : Caractérisation des mécanismes de rupture fragile et modélisation d’un revêtement en mousse syntactique de PP

Les pipelines sous-marins sont fabriqués en soudant bout à bout des tuyaux, généralement de 12 m de long, jusqu'à ce que la longueur de pipeline requise soit atteinte. Pour obtenir les performances thermiques nécessaires afin d’empêcher la formation de cire ou d'hydrates qui pourraient bloquer le pipeline pendant le service, un revêtement isolant à base de polymère est souvent utilisé. Les joints de douze mètres sont enduits en usine avant la fabrication de la base de bobine, où un revêtement de joint est appliqué sur site, entre les joints après le soudage de la circonférence. Cependant, la localisation des contraintes aux emplacements des joints lors de l'installation sous-marine à basse température peut engendrer une rupture rapide du revêtement. Ce programme vise à caractériser les mécanismes de rupture des grades de polymères utilisés pour l'isolation thermique des pipelines sous-marins.
 

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Tuteurs Centre des Matériaux : Lucien Laiarinandrasana, Cristian Ovalle
Société partenaire : TECHNIP
Référence : 07-DMS-2020-TECHNIP
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