Soutenances de thèses

Composition du jury

---

• Yann CHARLES, Professeur des universités, LSMP-CNRS (Rapporteur)
• Jianying HE, Professeur, Norwegian University of Science and Technology (NTNU) (Rapporteur)
• Djimedo KONDO, Professeur des universités, Sorbonne Université (Examinateur)
• Quentin AUZOUX, Ingénieur de recherche, Commissariat à l'Energie Atomique (CEA) (Examinateur)
• Yazid MADI, Professeur, École des Mines Paris – PSL (Examinateur)
• Nikolay OSIPOV, Ingénieur, Dr, Transvalor S.A. (Examinateur)

Encadrement

---

• Jacques BESSON (Directeur de thèse)

Résumé

---

Les structures industrielles de production d'énergie et de transport, généralement conçues pour une durée de vie pouvant atteindre 40 ans, nécessitent une compréhension approfondie du comportement des matériaux à long terme afin de garantir leur sécurité et leur fiabilité. Face à la demande croissante en énergie, l'hydrogène se présente comme un vecteur énergétique prometteur dans le cadre de la décarbonisation des sources d'énergie. Cependant, sa capacité à diffuser dans les matériaux peut entraîner des ruptures prématurées, caractérisées par une ductilité et une ténacité réduites, un phénomène connu sous le nom de fragilisation par l'hydrogène. Ce mécanisme complexe résulte d'interactions entre contraintes mécaniques et chimiques. Cette étude propose une méthode d'éléments finis (FEM) pour simuler la fragilisation par l'hydrogène en intégrant plasticité et endommagement associés à la diffusion de l'hydrogène. Pour corriger le verrouillage volumique, des méthodes d'intégration mixtes et sélectives ont été mises en œuvre. Un modèle d'endomagemment de Gurson-Tvergaard-Needleman (GTN), fondé sur une formulation nonlocale à gradient implicite avec deux longueurs internes, permet de régulariser la croissance des porosités ainsi que la nucléation contrôlée par la déformation. Dans ce cadre, l'évolution de l'endommagement est augmentée par la concentration d'hydrogène, ce qui réprésente efficacement la décohésion favorisée par l'hydrogène (HEDE) et la rupture prématurée qui en résulte. Le modèle développé a été appliqué à diverses simulations, notamment des disques pressurisés, des essais de traction et des tests de ténacité avec des éprouvettes de tailles standard et sous-dimensionnées. Les résultats numériques montrent une bonne concordance avec les données expérimentales, soulignant la capacité du modèle à estimer la distribution de l'hydrogène dans le métal, en tenant compte de la diffusion, du piégeage, de l'initiation de fissures en surface et de la rupture prématurée. Ce cadre numérique non seulement améliore la compréhension de la fragilisation par l'hydrogène, mais constitue également un outil précieux pour l'interprétation des résultats expérimentaux.

Mots clès

---

Rupture ductile,Modèle GTN nonlocal,Fragilisation par l'hydrogène,Ténacité à la rupture,Effet d'échelle,Modélisation par éléments finis

Voir toutes les soutenances