Etude numérique de l'effet de la taille d'éprouvette sur la ténacité des alliages d'aluminium h/f

Etude numérique de l'effet de la taille d'éprouvette sur la ténacité des alliages d'aluminium H/F


Description du poste

Matériaux, physique du solide


Sujet de stage

Les principaux objectifs de ce stage sont les suivants :

1. Faire une revue bibliographique des éprouvettes miniatures pour déterminer la ténacité.
2. Implémenter un modèle d'initiation de la rupture ductile dans le logiciel MFront.
3. Valider l'implémentation du modèle à partir des résultats expérimentaux sur CT disponibles dans la base de données du CEA.
4. Utiliser ce modèle pour étudier l'effet de taille sur la ténacité à l'amorçage.
5. Implémenter un modèle d'endommagement ductile (type GTN) dans MFront à partir des travaux des thèses précédentes.
6. Simuler la propagation dans une éprouvette de type CT standard et comparer aux résultats expérimentaux sur CT disponibles dans la base de données du CEA.
7. Utiliser ce modèle pour étudier l'effet de taille sur la ténacité à l'amorçage et sur la résistance à la propagation ductile.


Description de l'offre

Les réacteurs de recherche (RR) sont utilisés comme source de neutrons pour la recherche nucléaire, la caractérisation du comportement mécanique des matériaux, et la production de radio-isotopes utilisés pour le diagnostic et le traitement de maladies. La plupart de ces réacteurs sont en service depuis plus de 40 ans et, actuellement, le nombre de nouveaux RR en construction ne permettra pas de remplacer la totalité de la production de neutrons. C’est pour cette raison que l’allongement de la durée de vie des RR, opérant actuellement, est envisagé.

Les cuves des RR sont fabriquées à partir d’alliages d’aluminium (5xxx ou 6xxx) et ne peuvent pas être remplacées pendant toute la durée de vie du réacteur. Pendant leur utilisation, ces matériaux sont exposés au bombardement neutronique modifiant leur comportement mécanique, notamment du fait de la transmutation de l’aluminium en silicium par les neutrons thermiques et des dommages induits par déplacement causés par les neutrons rapides.

Des essais de ténacité sur des géométries standardisées, de type Compact Tension (CT), sont réalisés afin de quantifier l’évolution du comportement mécanique de ces alliages en fonction du niveau de bombardement neutronique. Néanmoins, à de fortes valeurs de fluences, c.-à-d. à fort taux d’irradiation, peu de données sont disponibles dans la littérature, limitant la compréhension des phénomènes de dégradation du comportement mécanique de ces alliages à ces taux.

De plus, la matière disponible pour réaliser les essais de ténacité étant limitée, le projet s’intéresse à l’utilisation d’éprouvettes miniaturisées. Une des possibilités envisagées est la réduction homothétique de la géométrie CT (mini-CT), en diminuant l’épaisseur. Des études récentes ont par exemple mis en avant l’utilisation de la géométrie CT4 (épaisseur 4 mm) pour déterminer la ténacité des aciers ferritiques dans le bas de la zone de transition ductile-fragile. La miniaturisation des éprouvettes de ténacité présente plusieurs avantages, comme par exemple les possibilités de (i) usiner des éprouvettes miniaturisées directement dans des demi-éprouvettes CT déjà testées ; (ii) élargir les bases de données expérimentales en multipliant ainsi les points de données ; (iii) caractériser plus finement des zones métallurgiques particulières.

Un des verrous à l’utilisation de ces éprouvettes est la transférabilité des données de ténacité aux géométries CT. Il s’agit de valider que les grandeurs mesurées puissent être directement utilisées ou d’établir les corrections nécessaires à leur utilisation.


Profil du candidat

Le.la candidat.e devra avoir suivi une formation orientée vers la simulation numérique par éléments finis, la programmation et l’algorithmique. Des appétences pour les applications pratiques requérant un sens physique pertinent, notamment en mécanique et/ou science des matériaux, seraient appréciées. Des connaissances en langage de programmation Python sont conseillées. Une maîtrise de la mécanique de la rupture serait un plus. Le.la stagiaire devra être force de proposition et curieux.se de nature.

Ce stage permettra de développer des compétences en modélisation du comportement non linéaire des aciers, en simulations par éléments finis, et en mécanique non linéaire de la rupture. Par ailleurs, il permettra d’acquérir une vision globale sur le fonctionnement de la R&D dans un centre d’excellence international.


Localisation du poste

Le CEA est un acteur majeur de la recherche, au service des citoyens, de l'économie et de l'Etat. Il apporte des solutions concrètes à leurs besoins dans quatre domaines principaux : transition énergétique, transition numérique, technologies pour la médecine du futur, défense et sécurité sur un socle de recherche fondamentale. Le CEA s'engage depuis plus de 75 ans au service de la souveraineté scientifique, technologique et industrielle de la France et de l'Europe pour un présent et un avenir mieux maîtrisés et plus sûrs.

Implanté au cœur des territoires équipés de très grandes infrastructures de recherche, le CEA dispose d'un large éventail de partenaires académiques et industriels en France, en Europe et à l'international. Les 20 000 collaboratrices et collaborateurs du CEA partagent trois valeurs fondamentales : La conscience des responsabilités, La coopération, La curiosité.

#J-18808-Ljbffr