Design des Matériaux et des Structures
Mastère Spécialisé
Mastère Spécialisé
Tuteur Centre des Matériaux : M. Mazière Société partenaire : SAFRAN Référence : DMS-2016-SAFRAN1
Le comportement en rupture ductile des aciers maraging est jusqu'ici assez peu étudié dans la littérature, d'autant moins pour les taux de triaxialité faibles (entre 0 et 1/3) auxquels sont soumises les pièces aéronautiques situées dans les trains d’atterrissage ou les moteurs (flexion et/ou torsion). En traction, ces aciers à très haute résistance montrent un allongement à la rupture assez faible même si localement le matériau se déforme de plusieurs dizaines de pourcent avant de rompre. En torsion, la faible capacité d'écrouissage de ces alliages engendre des phénomène d'instabilité de type pliage, ou de localisation de la déformation. L'objectif de ce stage est de comparer différents acier de cette famille afin de comprendre comment leur capacité d'écrouissage influence la résistance en torsion et en traction/torsion.
Tuteur Centre des Matériaux : V. Esin Société partenaire : SAFRAN Référence : DMS-2016-SAFRAN2
Les motoristes de l’industrie aéronautique ont besoin de matériaux de faible densité présentant, sur une large plage de température, le meilleur compromis de propriétés mécaniques et une bonne résistance à l’environnement. Ces besoins expliquent l’intérêt croissant porté aux aluminiures de titane γ-TiAl et α2-Ti3Al, qui combinent une bonne tenue mécanique avec une faible densité. Le niobium a été identifié comme élément d’addition incontournable, puisqu’il améliore la ductilité d’une part, et a une action bénéfique sur la résistance à l’oxydation. La formation d’une phase, de structure orthorhombique et de stœchiométrie Ti2AlNb, appelée phase O, a été mise en évidence pour des teneurs en niobium supérieures à 12,5 % at. Celle-ci présente, en particulier, une plasticité supérieure à celle de α2-Ti3Al. Les propriétés des alliages Ti-Al-Nb dépendent donc des quantités relatives de différentes phases.
L’objectif de cette étude est d’étudier la stabilité thermodynamique de différentes phases en fonction de la composition chimique des alliages et de la température.
Tuteurs Centre des Matériaux : V. Maurel, A. Koster Société partenaire : SAFRAN Référence : DMS-2016-SAFRAN3
La durée de vie d’engrenages et des cannelures est limitée par la résistance à l’usure des zones en contact et par la fissuration par fatigue de la dent, en particulier dans la zone de pied de dent du maximum de sollicitation de fatigue. L’intérêt du développement de ce montage est d’évaluer la performance des matériaux, de leurs traitements de renforcement, ainsi que la pertinence de différents critères de durée de vie multiaxiaux. L'étude a pour objectif de mettre au point un montage permettant de solliciter en fatigue un pied de dent d’engrenage ou de cannelure, afin d'être en mesure de hiérarchiser les solutions matériaux. Elle constitue un élément-clé d'une démarche globale de dimensionnement optimisé des pignons d'engrenage pour applications aéronautiques.
Tuteur Centre des Matériaux : G. Cailletaud Société partenaire : SAFRAN Référence : DMS-2016-SAFRAN4
Entre les polycristaux à grains équiaxiaux pas assez performants et les monocristaux difficiles à fabriquer et mettre en œuvre, les alliages à solidification dirigée constituent un compromis performance/coût qui peut être intéressant dans certains étages des turbines aéronautiques. Leur utilisation optimale nécessite le développement de modèles de comportement et d'amorçage de fissure prenant en compte leur structure très particulière. Ce sont ces modèles qu'il s'agit de caractériser, en s'intéressant à la fois à leur réponse moyenne et aux estimations de dispersions qu'ils fournissent lorsque les pièces réelles sont oligogranulaires.
Tuteur Centre des Matériaux : G. Cailletaud et V. Maurel Société partenaire : RENAULT Référence : DMS-2016-RENAULT1
L’accroissement continu des puissances spécifiques des moteurs à combustion interne actuels engendre des sollicitations de plus en plus contraignantes sur la base moteur, et notamment sur les culasses. Pour assurer la fiabilité en fonctionnement, des méthodes de dimensionnement au juste nécessaire sont développées depuis une dizaine d’années, en se basant pour une grande part sur la simulation numérique. Les méthodes utilisées nécessitent la connaissance approfondie des mécanismes d’endommagement et leur modélisation dans les outils de simulations. Le sujet proposé se place dans le cadre de la mise au point d’un nouvel alliage d’aluminium à bas taux de cuivre développé pour les culasses diesel à haute performance. L’étude se déroulera au Technocentre Renault (Guyancourt) au sein de la Direction de la Mécanique.
Tuteur Centre des Matériaux : L. Laiarinandrasana, S. Dang Société partenaire : RENAULT Référence : DMS-2016-RENAULT2
Les objectifs de réduction des émissions de CO2 ne pourront être atteints par les constructeurs automobiles sans un allégement des structures dans un contexte de compétitivité économique très aiguë. Une impulsion forte a été donnée pour une utilisation plus large des polymères et en particulier pour les pièces sous capot moteur. L’objectif de cette étude consiste à construire sur la base d’essais sur éprouvettes et d’observations (MEB, tomographie…) des modèles numériques de comportement et d’endommagement et de les tester sur pièce moteur.
Tuteur Centre des Matériaux : L. Laiarinandrasana Société partenaire : SAUR Référence : DMS-2016-SAUR1
Les canalisations PVC représentent en France un patrimoine enterré de plus de 400000 km, dont plus de 110000 km sont gérés par Saur, qui est des acteurs majeurs du secteur de l'eau. Le coût moyen du mètre linéaire est de 120 euros. L’état de ce patrimoine est très peu connu si ce n’est par le suivi des fuites. Cet état de fait est dû à l'inexistence d’outils disponibles pour les maîtres d’ouvrage pour connaître l’état général des canalisations. Saur souhaite proposer à ses clients une prestation permettant de ne plus piloter "en aveugle" ce patrimoine et surtout à terme une maîtrise de la durée de vie en exploitation. L’ob jectif du projet consiste à mettre au point une méthodologie expérimentale et numérique de diagnostic de l’état des canalisations à partir de coupons en PVC judicieusement choisis.
En savoir plus.
Tuteur Centre des Matériaux : V. Esin Société partenaire : MONTUPET Référence : DMS-2016-MONTUPET1
Les propriétés des alliages d'aluminium de fonderie dépendent étroitement des populatins de précipités qui durcissent le matériau. Le but du projet est d'étudier simultanément les mécanismes qui apportent ce durcissement, ainsi que leur influence sur la durée de vie en présence de chargements thermomécaniques.
Tuteurs Centre des Matériaux : Y. Madi et N. Osipov Société partenaire : ENGIE Référence : DMS-2016-ENGIE1
Les canalisations de transport de gaz sont soumises à des efforts provenant d'une utilisation nomale (variations de pression dues à la distribution) et d'évènements exceptionnels (contact avec un engin de chantier, déplacement d'une tuyauterie présentant des soudures) qui peuvent faire naître des fissures. Le projet vise à mettre en place dans la chaîne de calcul disponible au Centre de R&D et d'expertise d'ENGIE (le CRIGEN) un module permettant d'estimer la vitesse de propagation et la forme des fronts de fissures en 3D. Les modèles seront recalés par des essais mécaniques effectués pendant l'étude.
Tuteurs Centre des Matériaux : V. Esin et V. Maurel, CEMEF : C.-A. Gandin Société partenaire : SAFRAN Référence : DMS-2016-SAFRAN5
Dans un réacteur d'avion, les aubes de turbine haute pression sont les pièces qui sont soumises à l'environnement le plus sévère, car elles sont en contact avec des gaz chauds dont la température dépasse leur température de fusion. L'objet du projet est le développement d'une modélisation de la microstructure via la simulation de la diffusion des espèces chimiques à différents stades de vieillissemet des couples superalliages-revêtements métalliques.
Tuteur Centre des Matériaux : H. Proudhon Société partenaire : SAFRAN TECH Référence : DMS-2016-SAFRAN6
L'une des étapes-clés du processus de fabrication d'une aube de turbine haute pression consiste à vérifier que la structure cristalline est orientée dans la bonne direction et de manière homogène. L'ambition qui guide le projet est de développer un nouveau système de contrôle non destructif de détection des grains en volume.
Tuteur Centre des Matériaux : G. Cailletaud Société partenaire : CEA, site de Cadarache 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). Ce chargement associé aux grands déplacements cycliques induit l’apparition de déformations plastiques. L’objectif du projet est de modéliser ces phénomènes et de justifier le dimensionnement au travers de calculs élastoplastiques par éléments finis, basés sur une loi de comportement à identifier et définir. Le développement de cette loi et l’identification des paramètres nécessiteront des essais spécifiques qui seront réalisés pour partie dans le cadre du projet.
Tuteur Centre des Matériaux : L. Laiarinandrasana et S. Dang Société partenaire : KEM ONE Innovative Vinyls Référence : DMS-2016-KEMONE
Kem One Innovative Vinyls fabrique des poudres PVC plastifié destinée à la fabrication de peaux de tableaux de bord par la technique du slush molding. Après transformation, les peaux sont « moussées » avec de la mousse polyuréthane sur un support en PP fibré appelé Carrier. A température ambiante et à chaud, le PVC doit se rompre facilement pour éviter un «effet ballon». A froid, le matériau PVC ne doit pas se rompre de façon fragile. L’objectif du projet est tout d'abord de rassembler les résultats expérimentaux déjà disponibles puis d’établir un plan de tests supplémentaires jugés représentatifs des sollicitations mécaniques subies par le tricouche Carrier/Mousse/Peau PVC pour préciser l’importance des paramètres influents, et enfin de proposer des pistes de modélisation par éléments finis des phénomènes observés expérimentalement.
