Soutenances des élèves ingénieurs de 1^re année

Point d'orgue de l'enseignement spécialisé Métiers de l'ingénieur généraliste, propre à MINES ParisTech, les restitutions orales de leurs projets par les élèves ingénieurs civils.

PROGRAMME DES SOUTENANCES
 

Mercredi 29 janvier,  après-midi

14h-15h
•    [SANTE] : Le silence de l’hypertension : la e-santé au service du suivi des patients ?
15h15-16h15
•    [FORENSIC] : Analyse des défaillances des systèmes techniques
16h30-17h30
•    [ALEF] : Développement de systèmes utilisant des énergies renouvelables dans les Alpes Maritimes

Jeudi 30 janvier,  matin

9h-10h
•    [OPTIMAERO] : Optimisation énergétique des structures aéronautiques afin de diminuer l'empreinte environnementale
10h15-11h15
•    [AERO] : Conception Mécanique – Matériaux – Aérodynamique Mobilité terrestre du futur
11h30-12h30
•    [SOLAIRE] : Energie solaire et transition énergétique et écologique

Jeudi 30 janvier,  après-midi

13h30-14h30
•    [H2] : L’hydrogène, une filière clé pour accélérer la transition énergique
14h45-15h45
•    [R-SOURCES] : Les ressources minérales et la transition énergétique
16h-17h
•    [STOCKAGE EMO] : Stockage en cavités salines des gaz associés au procédé EMO

Lieu :  MINES ParisTech – 60, Bd St Michel – Paris

Sur inscription
Contact : Sabine Cantournet

> Pour aller plus loin :
Le site des MIG
 

Développement des technologies de fabrications additives pour la réparation de composants de turbines aéronautiques de nouvelles générations

Résumé de la thèse en français

L'introduction d'intermétalliques fragiles dans les turboréacteurs est une réalité aujourd'hui via les aubes de la turbine basse pression réalisées en Ti48Al2Cr2Nb, alliage à base de ?-TiAl. C'est dans ce cadre que la branche maintenance (MRO, Maintenance Repair and Overhaul) de SAFRAN Aircraft Engine étudie les possibilités de réparation des aubes en venant recharger leurs parties usées ou défectueuses. Le rechargement implique la mise en œuvre d'une fusion locale qui induit d'importants gradients thermiques, et donc des contraintes résiduelles et de la fissuration. Les vitesses de refroidissement mises en jeu produisent une microstructure hyper-trempée et une ségrégation chimique lors de la solidification. Le procédé de projection laser (LMD, Laser Metal Deposition) permet le pilotage fin de la thermique sur des géométries complexes. C'est pourquoi, il apparaît comme le procédé le plus prometteur pour lever les verrous technologiques inhérents au rechargement par fusion d'intermétalliques. Cette étude s'est focalisée sur la minimisation de la fissuration et la compréhension des mécanismes de son initiation et de sa propagation au sein du cordon de rechargement. Un préchauffage a été introduit pour réduire les gradients et la vitesse de refroidissement. Une température de préchauffage minimum, pour obtenir un matériau d'apport sain, a été déterminée. La mise en place d'une instrumentation adéquate a permis d'évaluer un critère thermique univoque de non-fissuration. Les relations entre paramètres microstructuraux et conditions de solidification ont été étudiées. Le chemin de solidification a été proposé et est quelque peu différent de celui des procédés usuels de mise en forme comme la fonderie. En effet, il donne lieu à une microstructure très texturée et beaucoup plus fine avec une inhibition de la formation de la phase lamellaire.

Résumé de la thèse en anglais

The introduction of brittle intermetallics in turbojets is now a reality thanks to low-pressure turbine blades made of Ti48Al2Cr2Nb, a ?-TiAl based alloy.In this context, Safran Aircraft Engines' MRO division (Maintenance, Repair and Overhaul) is actively exploring new processes such as additive manufacturing for repairing blades by reloading worn or defective areas.The use of this technology involves local melting of the material that induces significant thermal gradients, and thus residual stresses and cracking. The cooling speeds involved during the process produce a hyper-quenched microstructure and a chemical segregation of the components during solidification. The laser projection process (LMD, Laser Metal Deposition) provide a very accurate thermal control on complex geometries and that is why it appears to be the most promising technique for knocking down the technological locks in intermetallic cladding on parts.This study mainly focused on minimizing cracking and understanding mechanisms of initiation and propagation within the weld bead. Preheating has been introduced to reduce thermal gradients and cooling speed, and a minimum temperature was determined in order to obtain a healthy filler material. As a consequence, the implementation of an adequate instrumentation allowed a detailed evaluation of a non-cracking thermal criteria. Relationship between microstructural parameters and solidification conditions was studied. The arising solidification path that has been proposed is somewhat different from usual melting processes such as casting. Indeed, the resulting microstructure is very textured, much finer, and an inhibition of the lamellar phase is observed.

Titre anglais : Development of additive manufacturing technologies for the repair of new generation aerospace turbine components.
Date de soutenance : jeudi 23 janvier 2020 à 14h00
Adresse de soutenance : MINES ParisTech PSL 60 boulevard Saint-Michel 75006 PARIS – L109
Directeurs de thèse : Vincent GUIPONT, Christophe COLIN

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Effet de transitoires oxygénés sur l'oxydation et la corrosion sous contrainte d'un acier inoxydable 316L écroui en milieu primaire des réacteurs à eau sous pression.

Résumé de la thèse en français

Le retour d'expérience sur les réacteurs à eau sous pression (REP) fait état de cas de corrosion sous contrainte (CSC), sur des composants en acier inoxydable écroui du circuit primaire de ces réacteurs. Le milieu primaire des REP est usuellement désaéré et hydrogéné. Des transitoires de fonctionnement nécessitent des appoints en eau au circuit primaire à partir de réservoirs dont le fluide est, pour certains exploitants, aéré, pour d'autres désaéré et contrôlé. Ces opérations peuvent induire des transitoires oxygénés qui peuvent constituer un facteur aggravant de la CSC des aciers inoxydables. Dans ce contexte, l'objectif de cette thèse est de déterminer l'effet de l'oxygène dissous, en milieu primaire REP, sur l'oxydation et la CSC d'un acier inoxydable 316L écroui. Pour cela, des essais d'oxydation et de CSC ont été réalisés en milieu primaire nominal (hydrogéné et désaéré), en milieu primaire aéré de façon permanente, et en milieu primaire avec transitoires oxygénés. La présence d'oxygène dissous dans le milieu modifie la nature et la composition des couches d'oxyde de surface des aciers inoxydables. Ainsi, la couche interne, compacte et riche en chrome en milieu nominal, est dépourvue de chrome et fortement poreuse dans les deux autres milieux, à l'exception d'un film mince (10 à 30 nm d'épaisseur) situé à l'interface métal/oxyde. De plus, des pénétrations intergranulaires d'oxyde, susceptibles de constituer des précurseurs pour la fissuration par CSC, sont observées en milieu nominal, sans et avec transitoires oxygénés, mais pas en milieu aéré. A l'issue des essais de CSC, des fissures intergranulaires de profondeur micrométrique ont été obtenues dans les trois milieux. Toutefois, la densité et la profondeur des fissures sont nettement plus élevées en milieu nominal, avec et sans transitoires oxygénés, qu'en milieu aéré. Ces différences semblent cohérentes avec l'absence de pénétrations intergranulaires d'oxyde en milieu aéré. De plus, avec transitoires oxygénés, les oxydes observés sur les flancs et en pointe de fissure de CSC ont une morphologie différente de ceux formés en milieu nominal, ce qui suggère que les transitoires oxygénés peuvent avoir un effet sur la sensibilité à la CSC. Ces résultats ont permis de proposer des scénarios pour l'amorçage de fissures intergranulaires de CSC, pour les trois milieux d'intérêt de cette étude.

Résumé de la thèse en anglais

Operational feedback on the primary circuit of Pressurized Water Reactors (PWR) shows cases of stress corrosion cracking (SCC) affecting cold-worked stainless steel components. Some working steps require water from auxiliary reservoirs to be added to the primary water. Depending on the operator, this water can be either aerated, or deaerated and monitored. These aerated transients may have a detrimental effect on the SCC susceptibility of stainless steels. In this context, the aim of this work is to study the influence of dissolved oxygen on the oxidation and SCC susceptibility of a cold-worked 316L stainless steel in PWR primary water. For this purpose, oxidation and SCC tests were performed in PWR primary water with nominal (hydrogenated and deaerated), fully aerated, and aerated transients conditions. Dissolved oxygen was found to have a significant impact on the oxidation processes of stainless steels. In particular, the inner surface oxide layer is chromium-rich and dense in nominal conditions, while it is chromium depleted and porous in the two other environments, with the exception of a thin oxide film (10 to 30 nm thick) located at the oxide/alloy interface. Moreover, intergranular oxide penetrations, which can be considered as precursors for SCC initiation, were observed in nominal and aerated transients conditions, but not in fully-aerated ones. Intergranular and micrometric SCC cracks were observed after the SCC tests, in all three environments. A detailed quantification showed that they are more numerous and significantly longer and deeper in nominal conditions, and with aerated transients, compared to the fully-aerated ones. This difference seems coherent with the absence of intergranular oxide penetrations in fully-aerated conditions. Moreover, with aerated transients, oxides at the crack flanks and tip can either have a different morphology than in nominal conditions, suggesting that aerated transients may have an effect on SCC susceptibility. Based on these results, scenarios were proposed for intergranular SCC cracks initiation, in the three environments of this study.

Titre anglais : Influence of aerated transients on the oxidation and stress corrosion cracking of a cold-worked 316L austenitic stainless steel in PWR primary water.
Date de soutenance : vendredi 24 janvier 2020 à 10h00
Adresse de soutenance : MINES Paristech, 60, boulevard Saint-Michel, 75272 Paris cedex 06 – L109
Directeurs de thèse : Jerôme CREPIN, Cécilie DUHAMEL

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MINES ParisTech se classe à la 2^e place du Palmarès des écoles d'ingénieurs, publié le 5 février 2019 par L'Usine Nouvelle. L'École progresse de 3 places par rapport à son précédent classement, en 2017.
Ses points forts ? Le salaire annuel brut médian (un an après la sortie d’études) et le pourcentage d'enseignants-chercheurs.

La méthodologie : 4 grands critères de classement

L’insertion des diplômés sur le marché du travail, l’ouverture à l’international, la recherche et la place de l’entrepreneuriat sont les 4 grands crières d'évaluation des établissements. À chacun de ces critères sont affectés un certain nombre d'indicateurs de mesure de performance.

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Séminaire "jeunes chercheurs"

Séminaire, organisé par la bibliothèque MINES ParisTech, dans le cadre du mentoring des jeunes chercheurs – euses.

 Au programme :

• Table-ronde sur le processus de publication (revues traditionnelles, revues en Open Access, conférences invitées)
• Interventions autour de la gestion des données de recherche
• Retours d'expérience sur la rédaction d'une HDR
• Questions-réponses autour des problématiques de diffusion en archive ouverte, visibilité, indicateurs, classements

Cet événement est ouvert à l'ensemble des enseignants-chercheurs de PSL.

Lieu : MINES ParisTech – 60 bd St Michel – Paris (9h – 17h30)

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Stabilité en composition et en température des phases η et δ dans les superalliages base nickel

Résumé en français

L'étude proposée a pour objectif de préciser les domaines de composition et de température dans lesquels les phases susceptibles de produire les effets recherchés seraient stables.

Résumé en anglais

The aim of this study is to precise the composition and temperature domains in which the phases, which could likely produce the desired effects, would be stable.

Titre anglais : Composition and temperature stability of ? and ? phases in nickel base superalloys
Date de soutenance : mercredi 18 décembre 2019 à 14h00
Adresse de soutenance : Mines Paristech 60, boulevard Saint-Michel 75006 Paris – V107
Directeurs de thèse : Vincent MAUREL, Vladimir ESIN

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Chaire de mécénat, avec le soutien de Safran

Prévue pour une durée de 5 ans, la chaire BigMéca développera des méthodes innovantes, mobilisant des techniques de réduction de modèles et des réseaux de neurones pour produire des simulations inédites de matériaux. Elle est portée par Henry Proudhon et David Ryckelynck, chercheurs au Centre des Matériaux MINES ParisTech, respectivement titulaire et co-titulaire de la Chaire.

Déroulé du lancement de la Chaire

14h : Présentation de la chaire BigMéca, Mécanique des matériaux et des procédés de fabrication via l’apprentissage statistique

• Introduction par Henry Proudhon
• Exposés scientifiques : David Ryckelynck, Henry Proudhon, Christian Rey
• Présentation des études en cours : doctorants, mastères DMS, S3 recherche
• Échange avec les participants

16h30 : Inauguration de la chaire BigMeca en présence de la direction R&T de Safran et des élèves de l'École

Accueil par Vincent Laflèche, directeur de MINES ParisTech

16h35 : « Ma chaire en 180 s », Henry Proudhon
16h40 : Intervention de Vincent Garnier, directeur de SafranTech
17h : Questions et échange avec les élèves et les étudiants : chaire BigMéca et stratégie R&T de SAFRAN
17h30 : Signature de la convention de partenariat entre Safran,  le Bureau des élèves (BDE) de MINES ParisTech et MINES ParisTech

• À l’occasion de l’inauguration de la Chaire, un partenariat entre le BDE de MINES ParisTech et Safran sera signé afin d’inscrire dans la durée les liens entre les étudiants et ses partenaires industriels, de renforcer la synergie entre recherche et enseignements et de mieux organiser les différents liens entre les entreprises et leurs contacts à l’École : étudiants, professeurs et chercheurs.

17h50 : table ronde métiers

Lieu : MINES ParisTech – 60, bd Saint-Michel – Paris
 

Modélisation numérique de l'amorçage et la propagation des fissures dans les tôles métalliques ductiles pour les simulations de crash.

Résumé de la thèse en français

Lors d’un crash automobile, les pièces faites de tôles metalliques sont sujettes à rupture. La rupture des matériaux ductiles n’est actuellement pas prédite de manière fiable dans un contexte industriel, entraînant des coûts et délais supplémentaires sur la conception. Cette problématique est alors abordée dans cette thèse CIFRE du Groupe PSA menée en collaboration avec l’Onera et le Centre des Matériaux. L’objectif de ces travaux est de développer et d’implanter une stratégie numérique fiable de prédiction de fissure par la méthode des Éléments Finis (EF) dans les calculs de crash automobile. Une première partie de ce travail consiste en la caractérisation puis la modélisation du comportement jusqu’à l’amorçage d’un matériau ductile représentatif: les tôles d’acier DP450. Pour ce faire, des essais sont réalisés sur une large gamme de vitesses de chargement, de triaxialités, et à différentes températures. `{A} partir des résultats obtenus, un modèle numérique de comportement est établi en tenant compte des différents phénomènes observés influençant la fissuration: la plasticité, les effets de vitesse et l’endommagement. Le modèle ainsi défini permet de tenir compte de la plupart des phénomènes observés. Cependant, le recours aux modèles adoucissants pour la modélisation de l’endommagement et des effets thermiques à haute vitesse entraîne une dépendance pathologique des résultats au maillage utilisé (taille, orientation). Ce problème est résolu par l’implantation d’une méthode de régularisation non-locale adaptée aux calculs en dynamique rapide. Une variable non-locale est alors calculée à travers l’enrichissement d’éléments finis (solides et coques). Celle-ci est traitée comme un nouveau degré de liberté, facilitant ainsi l’échange de l’information entre les éléments tout en conservant la paraléllisation du code. Cette variable est ensuite introduite dans les équations constitutives permettant par la suite d’obtenir l’indépendance des résultats au maillage. La validation de l’approche proposée est finalement réalisée grâce à la confrontation avec des résultats expérimentaux.

Résumé de la thèse en anglais

In the event of a car crash, parts made of metal sheets are subjected to failure. Failure of ductile materials is currently not reliably predicted in an industrial context, involving additional costs and delays in the design process. This issue is then addressed in this Ph.D thesis work of the PSA Group carried out in collaboration with Onera and the Centre des Matériaux. The aim of this work is to develop and implement a reliable numerical strategy for crack prediction using the Finite Element Method (FE) in automotive crash simulations. A first part of this work consists in characterizing and then modelling the plastic and fracture behavior of a representative ductile material: the DP450 steel sheets. To do so, tests are performed over a wide range of loading rates, stress triaxialities, and at different temperatures. From the obtained results, a numerical constitutive model is built by taking into account the different observed phenomena influencing crack initiation and propagation: plasticity, strain-rate effects and damage. The constitutive model thus enables to take into account most of the observed phenomena. However, the use of softening models for modelling damage and thermal effects at high loading rate leads to a pathological dependence of the results on the mesh size and the mesh orientation. This problem is solved by the implementation of a non-local regularization method adapted to dynamic explicit computations. A non-local variable is then computed through the enrichment of finite elements (continuum and shell). It is therefore treated as a new degree of freedom, which facilitates the exchange of data between the elements while preserving the parallelization of the code. This variable is then introduced into the constitutive equations, allowing to obtain mesh independent results. The validation of the proposed approach is finally realized through the simulation of experimental results.

Titre anglais : Numerical modelling of crack initiation and propagation in ductile metallic sheets for crash simulations.
Date de soutenance : mercredi 11 décembre 2019 à 14h00
Adresse de soutenance : MINES ParisTech, 60 Boulevard Saint-Michel 75006 Paris – CC) L109
Directeurs de thèse : Jacques BESSON, Sylvia FELD-PAYET

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Étude et amélioration des méthodologies de couplage aérothermique fluide-structure

Résumé de la thèse en français

Ces travaux s'inscrivent dans la résolution de problèmes couplés aérothermiques. Il s'agit notamment d'améliorer les méthodes de couplage en termes de précision et de robustesse. La stabilité du couplage aérothermique en régime permanent a été d'abord étudiée (couplage faible). Un nombre de Biot numérique a été défini ce qui permet d'évaluer l'intensité de l'interaction thermique fluide-structure. Plusieurs méthodes (Dirichlet-Robin, Neumann-Robin et Robin-Robin) ont été étudiées et leur domaine de validité a été défini. La méthode Dirichlet-Robin avec un coefficient de sécurité s'est avérée la plus robuste et simple à mettre en œuvre. La prise en compte du rayonnement implique une déstabilisation majeure du problème aérothermique. La méthode de stabilisation a donc été modifiée afin de pouvoir stabiliser ce type de calcul. Dans un deuxième temps, la résolution de problèmes couplés aérothermiques en régime transitoire a été étudiée via l'algorithme partitionné quasi-instationnaire. Il s'agit d'une procédure itérative (couplage fort) entre le solide en régime transitoire et des état fluides en régime stationnaire, assurant ainsi l'égalité des flux de chaleur et de la température à chaque instant de couplage. La précision de cet algorithme a été analysée et améliorée. Enfin, l'algorithme quasi-instationnaire a été analysé sur des problèmes aérothermiques quasi-industriels de disques de turbine et compresseur aéronautiques.

Résumé de la thèse en anglais

This work deals with the solution of coupled aerothermal problems. The aim of the work is to improve the accuracy and robustness of the coupling techniques. The stability of the aerothermal coupling for steady state problems is first studied (weak coupling). A numerical Biot number is defined, which allows to evaluate the intensity of the fluid-structure thermal interaction. Several methods (Dirichlet-Robin, Neumann-Robin and Robin-Robin) are studied and their ranges of validity are defined. The Dirichlet-Robin method with a safety coefficient, which presents the easiest implementation, proves to be the most robust. Taking radiation into account implies a major destabilization of the aerothermal problem. Thus, the stabilization method is modified in order to be able to stabilize this type of calculation. In the second part, the solution of coupled aerothermal problems in the transient regime is studied using the quasidynamic partitioned algorithm. This is an iterative procedure (strong coupling) between the thermal problem in the solid solved in the transient regime and the flow field at the steady state, thus ensuring equal heat flux and temperature at each coupling time. The accuracy of this algorithm is analysed and improved. Finally, the quasi-dynamic algorithm is analysed on quasi-industrial aerothermal problems of aeronautical compressor and turbine discs.

 

Titre anglais : study and improvement of methodologies for aerothermal fluid-structure coupling
Date de soutenance : mercredi 4 décembre 2019 à 14h00
Adresse de soutenance : MINES ParisTech PSL 60 boulevard Saint-Michel 75006 PARIS – L109
Directeurs de thèse : Frédéric FEYEL, Marc-Paul ERRERA

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Plasticité cristalline appliquée aux agrégats sous des chargements cycliques non symétriques: analyse mécanique et réduction de l'ordre des modèles

Résumé de la thèse en français

Le domaine de la mécanique, en particulier de la micromécanique, a connu de grands développements. Il est bien connu que l'écoulement plastique dans un monocristal est anisotrope, ce qui peut être modélisé à l'aide de lois de comportement phénoménologiques à l'échelle moyenne. Le développement de lois micromécaniques a pour objectif de relier le comportement de chaque grain, de prédire l'évolution de la plasticité et, à son tour, de rendre compte des propriétés macroscopiques de la structure. Cette thèse a porté sur deux problèmes physiques, à savoir le comportement des matériaux soumis à un chargement asymétrique dans des conditions limites fondées soit sur des contraintes cycliques soit sur des déplacements cycliques. Ces chargements entraînent une accumulation de contrainte supplémentaire ou une relaxation de contrainte moyenne à l'échelle macroscopique. Les modèles numériques conventionnels donnent un excès des deux quantités. Dans ce travail, il est montré qu'une approche par éléments finis de plasticité cristalline de mésoéchelle peut répondre à ces deux problèmes. Différents états mécaniques existant dans des structures chargées cycliquement sont examinés et une interprétation micromécanique est donnée concernant leur comportement macroscopique caractéristique. Les résultats statistiques de différentes quantités constitutives au sein d'un polycristal sont également analysés, ce qui permet de mieux comprendre ce qui se passe au niveau local. Plus important encore, l'objectif de ce travail est d'identifier les zones de défaillance locales critiques dans le composant et de déterminer pourquoi ces zones sont exposées aux dommages. L'autre partie de la thèse concerne le traitement de données volumineuses dans le domaine de la science des matériaux informatique. Tout en résolvant des problèmes d'éléments finis à grande échelle, de grandes quantités de ressources de calcul sont utilisées et souvent les résultats au cours du temps sont ignorés après les études et ne sont utilisés pour les prévisions futures. Dans ce travail, il est montré qu'en utilisant des données déjà générées, de nouveaux cas de test peuvent être prédits à partir de simulations précédentes. La méthode utilisée est appelée hyper-réduction hybride. Elle utilise un protocole d'apprentissage automatique non supervisé associé à la technique gappy POD pour exécuter des simulations aux éléments finis réduits. Des résultats de fatigue à faible nombre de cycles dans un superalliage à base de fer et de nickel (Inconel 718) sont utilisés comme test.

Résumé de la thèse en anglais

The field of mechanics, particularly micromechanics, has undergone great developments. It is well known that plastic flow in a single crystal is anisotropic which may be modeled using phenomenological constitutive laws at the mesoscale. The idea behind the development of micromechanical laws is to relate the behavior of each individual grain, predict evolving plasticity, and in turn account for the macroscopic properties of the structure. Two physical problems have been considered is this thesis i.e. the behavior of materials when they are asymmetrically loaded under cyclic stress or strain based boundary conditions. These loadings cause incremental strain accumulation or mean stress relaxation at the macroscopic scale. Conventional numerical models give an excess of both quantities. In this work it is shown that a mesoscale crystal plasticity finite element approach can give an answer to both problems. Different mechanical states existing in cyclically loaded structures are scrutinized and a micromechanical interpretation is given about their characteristic macroscopic behavior. Statistical results of different constitutive quantities within a polycrystal are also analyzed which give a new insight into what is happening at a local level. More importantly, the focus of this work is to pinpoint critical local regions of failure in the component and to characterize why these regions are prone to damage. The other part of the thesis pertains to big data problems in computational materials science. While solving large scale finite element problems, vast amounts of computational resources are utilized and many a times the evolving results are discarded after studying; not using them for future predictions. In this work it is shown that by utilizing already generated data, new test cases may be predicted from previous simulations. The method employed is called hybrid hyper-reduction which uses an unsupervised machine learning protocol coupled with the gappy POD to run reduced finite element simulations. Low cycle fatigue in a nickel iron based super alloy (Inconel 718) is taken as a test case.

Titre anglais : Crystal plasticity applied to aggregates under non-symmetric cyclic loadings: Mechanical analysis and model order reduction
Date de soutenance : mardi 3 décembre 2019 à 14h00
Adresse de soutenance : 60 Boulevard Saint-Michel, 75006 Paris – L109
Directeurs de thèse : Samuel FOREST, David RYCKELYNCK

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