Bienvenue aux Mines Paristech
Bienvenue à MINES ParisTech
Newsletter International
Website
Théorie & Pratique
Vous êtes

webTV

Lecture

Aftermovie du H4ck@mines 2019 MINES ParisTech

Lecture

MIG 2019 - Systèmes embarqués

Lecture

Teaser Journées Portes Ouvertes

Lecture

Season's Greetings - Meilleurs voeux 2019

Lecture

Plan stratégique de l'Ecole

+ Toutes les vidéos

Partager

POURVU - Etude de la résistance à la propagation brutale de fissures dans des tubes minces en aciers nano-renforcés ODS

POURVU - Etude de la résistance à la propagation brutale de fissures dans des tubes minces en aciers nano-renforcés ODS

PROVIDED - Study of resistance to the sudden propagation of cracks in thin tubes made of nano-reinforced ODS steels

Proposition de thèse

Spécialité

Mécanique

Ecole doctorale

Ingénierie des Systèmes, Matériaux, Mécanique, Énergétique

Directeur de thèse

BESSON Jacques

Unité de recherche

Centre des Matériaux

Contact
Date de validité

01/10/2019

Site Webhttp://www.mat.mines-paristech.fr/Formations/Etudes-doctorales/
Mots-clés

Ténacité, aciers nano-renforcés

tenacity, nano-reinforced steels

Résumé

Les aciers ODS élaborés par métallurgie des poudres et nano-renforcés avec des oxydes d'Yttrium offrent, comparativement à des aciers proches élaborés de manière conventionnelle, une limite d'élasticité et une résistance vis-à-vis du fluage exceptionnelle. Ces propriétés, associées à un faible gonflement sous irradiation neutronique, ont conduit à envisager ce matériau pour des applications de gainage pour les réacteurs nucléaires de 4ème génération. Le passage à une géométrie tubulaire implique des opérations de mise en forme qui modifient la microstructure et les propriétés des alliages caractérisés jusqu'à présent à l'état de barres pleines [1, 2]. Des premiers travaux [3] ont ainsi récemment porté sur la caractérisation et la modélisation du comportement anisotrope en traction et en fluage de ces tubes.

Mais une des particularités de ces alliages à haute résistance est leur ductilité limitée. Il convient alors d'évaluer leur résistance à la propagation brutale de fissures pour dimensionner des composants industriels et justifier de leur comportement en service. La mesure de ces propriétés sur des géométries tubulaires ne va pas de soi et cette thèse a pour objectif de développer une méthodologie expérimentale permettant de caractériser la ténacité de différentes nuances de tubes en acier ODS.

/

Contexte

La mise au point de l'essai de ténacité sur tube et de son dépouillement fera appel de manière équilibrée à i) des simulations numériques, ii) et des développements expérimentaux :

i) Après une analyse critique des essais déjà proposés dans la littérature [4 - 13], des simulations éléments finis seront réalisées afin de prédimensionner les essais. Les simulations éléments finis seront également utilisées après essais pour analyser les résultats et calculer la ténacité en utilisant le modèle phénoménologique de comportement / endommagement développé par T. Jaumier [3].
ii) Les essais seront réalisés à l'ambiante et en température (600°C). L'utilisation de la corrélation d'images permettra de mesurer les champs locaux et sera utilisée pour comparer plus finement « expérience et simulation ».

Cet essai sera ensuite appliqué pour évaluer la résistance à la propagation de fissure de tubes présentant des microstructures différentes (aciers ODS martensitique à 9% et 14%Cr et des nuances austénitiques Fe 15Cr 15Ni). La caractérisation d'aciers présentant des vitesses de trempe variées permettra aussi d'affiner la compréhension des mécanismes en identifiant les composantes microstructurales qui gouvernent l'endommagement afin d'en optimiser les performances.

Ce travail s'intègre dans le cadre d'autres actions en cours sur les ODS en collaboration avec JAEA et sur les aciers austénitiques pour les réacteurs électrogènes de quatrième génération.

La caractérisation en fin de thèse de tubes en acier austénitique (alliage présentant un écrouissage et une ductilité différente des aciers ODS) permettra d'évaluer la robustesse de la méthode. La méthodologie ainsi développée a un caractère générique et pourra s'appliquer à d'autres matériaux ductiles.

Encadrement

Directeur de thèse : Jacques BESSON - Centre des Matériaux
Co-encadrant : Jérôme GARNIER - CEA SACLAY

Profil candidat

Ingénieur et/ou Master recherche - Bon niveau de culture générale et scientifique. Bon niveau de pratique du français et de l'anglais (niveau B2 ou équivalent minimum). Bonnes capacités d'analyse, de synthèse, d'innovation et de communication. Qualités d'adaptabilité et de créativité. Capacités pédagogiques. Motivation pour l'activité de recherche. Projet professionnel cohérent.

Pour postuler :
Envoyer votre dossier à recrutement_these@mat.mines-paristech.fr comportant
? un curriculum vitae détaillé
? une lettre de motivation/projet personnel
? des relevés de notes L3, M1, M2
? 2 lettres de recommandation
? Une attestation de niveau d'anglais

/

Objectif

L'objectif général de cette thèse est de développer des essais et une méthodologie de dépouillement permettant de mesurer la résistance à la propagation de fissures de tubes puis d'appliquer cette méthodologie à la caractérisation de tubes en acier ODS présentant des microstructures différentes afin d'identifier les mécanismes d'endommagement et d'en optimiser les performances.

Références

[1] M. Dadé, « Plasticité d'alliages nanorenforcés pour le gainage combustible des réacteurs de 4ème génération : Compréhension et modélisation de l'influence des différents paramètres microstructuraux sur le comportement d'alliages modèles », 2015, thèse de l'université de Grenoble Alpes
[2] H. Salmon Le Gagneur, « Caractérisation de l'endommagement à haute température d'aciers ferritiques à 14%Cr renforcés par dispersion de nano-oxydes », 2017, thèse Mines Paris Tech
[3] T. Jaumier, « Caractérisation expérimentale et modélisation du fluage anisotrope de tubes en aciers ODS envisagés comme matériau de gainage combustible dans les réacteurs nucléaires de quatrième génération », thèse en cours 2018, Ecole Normale Supérieure Paris Saclay
[4] D. Francois, A. Pineau, A. Zaoui, « Comportement mécanique des matériaux », page 370, édition 1995, ouvrage publié par Hermes Science Publications
[5] Vasile Radu, Mechanical Characterization of ODS cladding tubes: Ring Tensile Test and Pin-Loaded Test,presentation projet MatISSE, WP 4 Meeting, 6-7 June, 2017, VTT Finland
[6] C. Ste.-Catherine, D. Le Boulch, S. Carassou, N. Ramasubramanian, and C. Lemaignan, 'An Internal Conical Mandrel Technique for Fracture Toughness Measurements on Nuclear Fuel Cladding,' Journal of Testing and Evaluation, vol. 34, no. 5, 2006. D.O.I. 10.1520/JTE14081
[7] G. Sanyal, M.K. Samal, J.K. Chakravartty, K.K. Ray, A.K. Suri, S. Banerjee, 'Prediction of J–R curves of thin-walled fuel pin specimens in a PLT setup', Engineering Fracture Mechanics 78 (2011) 1029–1043
[8] G. Sanyal G, M.K. Samal, « A geometry-dependent generalized shape function for calculation of stress intensity factor for axially cracked thin-walled tubes», Int J Adv Struct Eng (2014) 6:60.
[9] T.M. Link, D.A. Koss, A.T. Motta, 'Failure of Zircaloy cladding under transverse plane-strain deformation', Nuclear Engineering and Design 186 (1998) 379–394
[10] D.W. Bates et al., « Influence of specimen design on the deformation and failure of zircaloy cladding », http://www.iaea.org/inis/collection/NCLCollectionStore/_Public/31/047/31047234.pdf
[11] V. Grigoriev, B. Josefsson, A. Lind, and B. Rosborg, 'A pin-loading tension test for evaluation of thin-walled tubular materials', Scripta Metallurgica et Materialia, vol. 33 (1995), No 1, 109-114,
[12] J. Bertsch, A. Alam, R. Zubler, 'Crack Resistance Curve Determination of Zircaloy-4 Cladding', PSI report, PSI Bericht Nr. 09-04, March 2009, ISSN 1019-0643
[13] W. Musraty, B. Medjo, N. Gubeljak, A. Likeb, I. Cvijovic-Alagic, A. Sedmak, M. Rakin, “Ductile fracture of pipe-ring notched bend specimens – Micromechanical analysis », Engineering Fracture Mechanics 175 (2017) 247–261
[14] F. Rivalin, J. Besson, A. Pineau, M. Di Fant, “Ductile tearing of pipeline-steel wide plates II. Modeling of in-plane crack propagation”, Engineering Fracture Mechanics 68 (2001) 347±364

Type financement

Contrat de recherche

Retour à la liste des propositions

actualité

Agir pour renforcer le doctorat en Europe

Formation Agir pour renforcer le doctorat en Europe Le projet IDEAL vise à développer l’impact…
> En savoir +

L'intelligence artificielle pour la santé

Formation L'intelligence artificielle pour la santé Le jeudi 27 juin, l' Association des Instituts Carnot…
> En savoir +

Télécommunications acoustiques MIMO

Formation Télécommunications acoustiques MIMO Arthur Aubertin, doctorant au Centre de recherche en…
> En savoir +

Concours étudiant sur les réseaux électriques intelligents

Formation Concours étudiant sur les réseaux électriques… La 5 e édition du concours étudiant sur les réseaux…
> En savoir +

Prix Maurice Allais de Science économique 2019

Formation Prix Maurice Allais de Science économique 2019 Deux articles primés Le Jury a unanimement souhaité cette…
> En savoir +

+ Toutes les actualités

agenda

Du 4 juin au 28 septembre 2019 Dons du Ciel - Des météorites et des hommes

Du 24 août au 30 septembre 2019 L'École des Mines de Paris - 39-45 Engagement et…

Du 18 septembre au 17 octobre 2019 Musique aux Mines

Du 21 au 22 septembre 2019 Les Journées européennes du patrimoine

+ Tous les événements

contact

Régine MOLINS
Direction de l'Enseignement
Service du Doctorat
> envoyer un mail

Plan du site
MINES
ParisTech

60, Boulevard Saint-Michel
75272 PARIS Cedex 06
Tél. : +33 1 40 51 90 00

Implantations
Mentions légales | efil.fr | ©2012 MINES ParisTech | +33 1 40 51 90 00 |