Description du sujet de thèse

Cette offre de thèse est proposée dans le cadre de l'ANR MINA 3D.
La démonstration de sûreté des dispositifs industriels complexes (réacteurs nucléaires, ITER, chimie…) repose en partie sur les contrôles des structures, et notamment sur l’examen non destructif périodique des parties soudées, essentiellement en acier inoxydable austénitique. La détection, la localisation et la caractérisation des défauts potentiels par des méthodes ultrasonores constituent des problématiques complexes. En effet, la nature hétérogène et anisotrope de ces soudures épaisses multipasses induit de fortes perturbations dans la propagation du faisceau acoustique (déviation, division, atténuation, bruit) qui faussent les diagnostics. La prédiction exacte de la propagation des ondes ultrasonores dépend donc de la connaissance fine de la structure cristalline, propre à chaque soudure.
Le modèle de description de soudure actuel correspond à une distribution spatiale de la croissance cristalline dans le plan perpendiculaire au sens de soudage (2D), ce qui est suffisant quand on envisage des soudures réalisées à plat. Le travail de thèse a pour objectif de produire une modélisation 3D réaliste de la structure cristalline, dans le cas de soudures réalisées en position (montante, plafond, etc..) et pour lesquelles les effets de la gravité induisent des inclinaisons de la texture. Associé à un modèle de propagation ultrasonore 3D, et étayé par un volet expérimental, le contrôle non destructif des soudures s’en trouvera amélioré.
Il s’agira tout d’abord de prendre en compte les aspects métallurgiques spécifiques au soudage en position, issus de l’analyse de soudures étalons. Cela pourra conduire à l’introduction de nouveaux paramètres physiques et donc à des modifications du modèle de microstructure. La nouvelle modélisation complète (microstructure + propagation ultrasonore) devra ensuite être validée par des mesures expérimentales. La démarche expérimentale intégrera la volonté de se rapprocher de conditions industrielles de contrôle (notamment avec des capteurs multi-éléments montés en tandem).
Principaux jalons :
- Première année
Bibliographie approfondie
Prise en main progressive des outils numériques et expérimentaux
Conception et réalisation des maquettes de soudage en position
- Deuxième année
Développement du modèle 3D de la structure cristalline
Simulations et essais en eau, comparaisons théorie – expérience pour le contrôle des défauts
Simulation et essais en configuration industrielle de contrôle (tandem multi-éléments)
- Troisième année
Finalisation des expériences et simulations en support
Rédaction de publications et du mémoire
Compétences requises :
Formation ingénieur ou M2 généraliste
Connaissance en propagation des ondes élastiques, et/ou en matériaux
Développements informatiques (Matlab, …) et expérimentaux (ultrasons)
Rigueur, esprit de synthèse, travail en équipe et en autonomie

Contexte de travail

La thèse se déroulera au Laboratoire de Mécanique et d'Acoustique (LMA) une unité mixte de recherche AMU-CNRS-Centrale Méditerranée, UMR 7031. Ses principaux domaines de compétences sont la mécanique du solide (structure, matériaux, interfaces) et l'acoustique (propagation des ondes dans des milieux fluides et solides complexes).
La personne recrutée sera positionnée dans l'équipe ONDES se localisant à l'IUT d'Aix en Provence.