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Fiche descriptive du sujet de thèse

[POURVU] - Simulation numérique avancée pour la compréhension des points bas en résilience des aciers forgés

[POURVU] - Simulation numérique avancée pour la compréhension des points bas en résilience des aciers forgés

[PROVIDED] - Advanced numerical simulation for the understanding of low points in impact strength of forged steels

Proposition de thèse

Spécialité

Mécanique

Ecole doctorale

ISMME - Ingénierie des Systèmes, Matériaux, Mécanique, Énergétique

Directeur de thèse

KERFRIDEN Pierre

Unité de recherche

Centre des Matériaux

ContactPierre KERFRIDEN
Date de validité

01/10/2021

Site Webhttp://www.mat.mines-paristech.fr/Accueil/Propositions-de-theses/
Mots-clés

Jumelage numérique, Forgeage, Simulation multi-échelle, Eléments finis, Champs aléatoires

Numerical matching, forging, multi-scale simulation, finite elements, random fields

Résumé

Rédaction en cours

Writing in progress

Contexte

Les essais de résilience Charpy sont utilisés dans l'industrie nucléaire pour certifier les pièces forgées. Cependant, les résultats de ces essais présentent une variabilité forte dans certaines configurations de forgeage sur des pièces de très grandes dimensions réalisées par Framatome à l'usine du Creusot (https://www.framatome.com/EN/businessnews-276/framatome-components--creusot-forge-global-specialist-in-heavy-components.html). Des études préliminaires ont montré que, dans certaines zones des pièces forgées l'acier est fortement hétérogène à l'échelle millimétrique. Les hétérogénéités, due à la micro-ségrégation de certains éléments chimiques pendant la solidification des lingots, puis transformées par la succession de procédés thermomécaniques mis-en jeu lors du forgeage et des traitements thermiques, sont la cause principale de la variabilité observée sur les résultats d'essais de résilience. L'enjeu de la thèse est de permettre à Framatome de mieux appréhender cette variabilité par une approche alliant simulation numérique et méthodes statistiques.

Encadrement

Directeur de thèse : Pierre KERFRIDEN - Centre des Matériaux
Co-Encadrant : Kaïs AMMAR - Centre des Matériaux
Co-Encadrant : Jacques BESSON - Centre des Matériaux

Profil candidat

Ingénieur et/ou Master recherche - Bon niveau de culture générale et scientifique. Bon niveau de pratique du français et de l'anglais (niveau B2 ou équivalent minimum).
Bonnes capacités d'analyse, de synthèse, d'innovation et de communication. Qualités d'adaptabilité et de créativité. Capacités pédagogiques. Motivation pour l'activité de recherche. Projet professionnel cohérent.


Pour postuler : Envoyer votre dossier à recrutement_these@mat.mines-paristech.fr comportant
• un curriculum vitae détaillé
• une copie de la carte d'identité ou passeport
• une lettre de motivation/projet personnel
• des relevés de notes L3, M1, M2
• 2 lettres de recommandation
• les noms et les coordonnées d'au moins deux personnes pouvant être contactées pour recommandation
• une attestation de niveau d'anglais

Engineer and / or Master of Science - Good level of general and scientific culture. Good level of knowledge of French (B2 level in french is required) and English. (B2 level in english is required)
Good analytical, synthesis, innovation and communication skills. Qualities of adaptability and creativity. Teaching skills. Motivation for research activity. Coherent professional project.

Applicants should supply the following :
• a detailed resume
• a copy of the identity card or passport
• a covering letter explaining the applicant’s motivation for the position
• detailed exam results
• two references : the name and contact details of at least two people who could be contacted
• to provide an appreciation of the candidate
• Your notes of M1, M2
• level of English equivalent TOEIC

to be sent to recrutement_these@mat.mines-paristech.fr

Objectif

Le candidat devra développer un outil de simulation numérique performant permettant de mieux appréhender la variabilité en résilience des aciers de forge. En particulier :
A. On développera un simulateur statistique permettant de générer numériquement un ensemble de microstructures hétérogènes représentatives de celles observées par tomographie. Il s'agira de se rapprocher de la réalité par rapport aux simulateurs existants [Andrieu 2013], en représentant la variabilité des formes et des positions relatives des hétérogénéités de manière statistique.

B. On développera un simulateur mécanique permettant de prédire la rupture mécanique, les hétérogénéités microstructurales étant déterminées (par tomographie, ou générées synthétiquement). La compétition entre les mécanismes de clivage et de rupture, qui n'a fait l'objet que d'études préliminaires jusqu'à présent intergranulaire [Boåsen et coll. 2021]), sera l'objet d'une modélisation fine.

C. Des études statistiques seront menées, rendues possibles par une méthode d'accélération des calculs appropriée (réduction de modèle, zoom numérique, méta-modélisation), permettant de gagner en compréhension sur la variabilité en résilience des aciers de forge, et de caractériser la relation statistique entre résilience, microstructure et ténacité mécanique

Références

Andrieu, Mécanismes et modélisation multi-échelle de la rupture fragile trans- et inter-granulaire des aciers pour réacteurs à eau sous pression, en lien avec le vieillissement thermique, thèse de doctorat, MINES ParisTech, 2013, chapitre 6. https://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00957868

M. Boåsen, C.F.O. Dahlberg, P. Efsing, J. Faleskog, A weakest link model for multiple mechanism brittle fracture— Model development and application, J. Mech. Phys. Solids 147 (2021) 104224. doi:10.1016/j.jmps.2020.104224

Jean, D. Jeulin, S. Forest, S. Cantournet, F. N'Guyen, A multiscale microstructure model of carbon black distribution in rubber, J. Microsc. 241 (2011) 243-260. doi: 10.1111/j.1365-2818.2010.03428.x

P. Kerfriden, J.C. Passieux, S.P.A. Bordas, Local/global model order reduction strategy for the simulation of quasi- brittle fracture, Int. J. Numer. Methods Eng. 89(2) (2012) 154-179. doi:10.1002/nme.3234

Type financement

Contrat de recherche

Document PDF

https://www.adum.fr/script/downloadfile.pl?type=78&ID=37111

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Fiche descriptive du sujet de thèse - MINES ParisTech
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