Design des Matériaux et des Structures
Mastère Spécialisé
Mastère Spécialisé
Il y a 4 sujets actuellement. A noter que nos propositions de stages sont régulièrement actualisées.
L'industrie nucléaire mondiale, notamment les acteurs américains (EPRI) et britanniques (EDF Energy), sont fortement engagés dans la qualification de canalisations en PolyEthylène Haute Densité (PEHD) pour des circuits d'eau impliqués dans la sûreté des réacteurs. Ce matériau est proposé dans des programmes de construction et de rénovation de centrales notamment pour ses qualités de tenue au séisme et de durabilité en service. Depuis 2010, EDF R&D a initié des travaux de recherche sur l'étude du comportement du matériau vis-à-vis de la chimie de l'eau utilisée dans les conduites d'alimentation des circuits de refroidissements. Ce matériau offre une bonne résistance aux sollicitations mécaniques, ainsi qu'une bonne tenue à la corrosion et à la propagation de fissure. Sa légèreté relative facilite les opérations de pose et de maintenance de tuyauteries.
En savoir plus
Tuteurs Centre des Matériaux : L. Laiarinandrasana, C. Ovalle
Société partenaire : EDF
Référence : 01-DMS-2024-EDF-PEHD
Ce projet de recherche vise à identifier via une approche expérimentale et numérique les capacités de mitigation de revêtements métalliques et non-métalliques pouvant être déposés à l'intérieur de canalisation de transport de gaz à haute pression, en prévision de leur exploitation future en hydrogène. Pour cela, l'approche expérimentale comprendra à la fois des essais de perméation qui seront réalisés à GRTgaz et des essais mécaniques en fatigue oligo- cyclique sur éprouvettes revêtues. Le protocole expérimental pour ces essais sera défini dans le cadre du projet, sur la base de la recherche bibliographique et de la simulations numériques permettant de dimensionner les éprouvettes. Ces dernières seront notamment employées afin d'évaluer la diffusion de l'hydrogène au sein de l'éprouvette et de garantir une rupture dans la zone d'intérêt.
Cette étude s'inscrit dans le Lab Commun Mines Paris – GRTgaz, offrant des moyens d'essais innovants et complémentaires pour l'étude de la fragilisation par l'hydrogène des aciers de pipelines. Les résultats permettront une meilleure compréhension quant à l'utilisation de revêtements barrières à l'hydrogène, en vue de leur qualification pour une application industrielle.
Mots clés : Energie, fragilisation par l'hydrogène, revêtements, essais, simulation numérique
Sujet en cours de construction
Tuteurs Centre des Matériaux : C. Ovalle, Y. Madi, L. Laiarinandrasana
Société partenaire : GRTgaz
Référence : 02-DMS-2024-GRTgaz-Labcom
Les pièces en acier faiblement allié utilisées pour la fabrication des composants lourds du circuit primaire des centrales REP sont forgées à partir de lingots de fort tonnage. Les temps de solidification très longs de ces lingots conduisent à des ségrégations plus intenses et de dimensions accrues à toutes les échelles (micro, méso, macro). Ces ségrégations se retrouvent dans la pièce finie et contribuent à leurs propriétés. L’effet des macro-ségrégations a été étudié ces dernières années, mais celui de la forme la plus générale des mésoségrégations sur les propriétés mécaniques est notable dans certaines situations tout en étant mal compris. Le phénomène de mésoségrégation conduit simultanément à des facteurs d’amélioration de la ténacité (meilleure trempabilité) et de détérioration (durcissement, moindre propreté inclusionnaire…). Des travaux de thèse récents ont néanmoins permis, pour une pièce forgée de fort tonnage donnée, d’une part, de mieux caractériser quantitativement les mésoségrégations et, d’autre part, et de mettre en place une simulation numérique par approche locale de la rupture d’un matériau comportant des mésoségrégations.
En savoir plus
Tuteur Centre des Matériaux : J. Besson Société partenaire : EDF-Lab Référence : 03-DMS-2024-EDF-MMC
Les systèmes barrières thermiques sont utilisés sur les pièces les plus chaudes de la turbine Haute Pression des turboréacteurs d'avion (aubes et distributeurs). Associés à des canaux de refroidissement internes, ce système barrière thermique permet d'augmenter la température des gaz, et donc le rendement du turboréacteur, tout en maintenant une température suffisamment basse pour ne pas endommager le superalliage base nickel monocristallin utilisé dans ces composants. Un des modes de défaillance de ces systèmes barrières thermiques se résume en une séquence (1) d'apparition de micro-fissures à l'interface substrat/revêtement, (2) de délaminage macroscopique et propagation de cette zone délaminée puis (3) d'écaillage d'une partie du revêtement. L'objectif du projet consiste à proposer un schéma numérique de type zoom structural permettant de coupler, au sein d’une même analyse, un modèle macroscopique sur structure complète avec un modèle microscopique sur une zone d’intérêt, permettant d'estimer finement l’état mécanique local dans les différentes couches du système barrière thermique et aux interfaces.
En savoir plus
Tuteurs Centre des Matériaux : B. Marchand, V. Maurel Société partenaire : SAFRAN Tech Référence : 04-DMS-2024-SAFRAN
