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H/F Doctorant(e) en sciences des matériaux : Prise en compte du vieillissement couplé hygro-mécanique dans le comportement des pales pour structure EMR

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
Français - Anglais

Date Limite Candidature : mercredi 7 juillet 2021

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Informations générales

Référence : UMR6252-SARCOL-007
Lieu de travail : DAMIGNY
Date de publication : mercredi 26 mai 2021
Nom du responsable scientifique : Alexandre VIVET
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2021
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Les pales d'hydrolienne et d'éolienne off-shore sont constituées de matériau composite, soumis à des conditions environnementales sévères : humidité, salinité, pressions et turbulences des vents, des marées et des courants, en plus des efforts inertiels qui peuvent être très importants dans le cas des éoliennes. La connaissance et le contrôle de l'état de santé des pales sont par conséquent essentiels pour le bon fonctionnement et le maintien d'un bon rendement énergétique des installations de production des EMR.

C'est le but que vise ce projet de recherche : rendre compte de l'état de santé de pales d'hydrolienne et d'éolienne, en croisant des méthodes ultrasonores non destructives et des tests mécaniques destructifs, et ce par la mise en commun de compétences transversales et complémentaires de 2 laboratoires normands du Labex EMC3 : le LOMC UMR 6249, le CIMAP UMR 6252.

Pour ce sujet de thèse les objectifs sont :
de définir un état de sollicitations représentatifs des conditions de service d'une pale de structure EMR ;
1- de mieux comprendre les phénomènes physiques responsables des dégradations des pales ;
2- de déduire un critère annonciateur d'une rupture imminente de l'intégrité de la structure, et donc de la durée de vie restante, et par conséquent envisager une opération de maintenance.

Les analyses mécaniques doivent permettre de solliciter les matériaux étudiés dans des conditions les plus proches possibles de leur vie en fonctionnement dans une éolienne ou une hydrolienne. Les sollicitations mécaniques sont, d'une part, liées aux efforts appliqués sur les pales durant le captage de l'énergie des courants marins ou du vent, et, d'autre part, liées aux effets inertiels générés par la rotation d'une structure de grande taille. Une étude bibliographique et mécanique préliminaire est nécessaire pour définir cet état de contrainte et concevoir le moyen d'essai capable de le reproduire en laboratoire sur machines d'essai standards. Il s'agira ensuite de réaliser différentes campagnes d'essais, aussi bien en chargement monotone qu'en chargement répété de fatigue, sur des éprouvettes en matériaux composites représentatives des pales, vieillis hydriquement et ayant subi ou non des impacts localisés à basse énergie. Ces essais mécaniques, couplés à des observations in-situ et post-mortem de la microstructure interne, auront pour objectif de caractériser l'évolution du comportement des matériaux et d'identifier les mécanismes d'endommagement initiés par ces états de chargement mécanique. L'objectif à terme est de fournir une abaque définissant en fonction de l'état de chargement mécanique le taux d'endommagement.

Des interactions fortes auront lieu avec un autre doctorant du laboratoire partenaire LOMC, qui concentrera son travail sur la partie acoustique du projet. En dernière phase du projet, il est prévu de réaliser des expériences en simultanée couplant les caractérisations mécaniques et acoustiques sur un démonstrateur représentatif de la structure d'une pale : réaliser les mesures acoustiques au cours des essais en fatigue jusqu'à la rupture afin de dégager l'évolution des indicateurs acoustiques depuis l'état initial vieilli jusqu'au délaminage de la structure. Il est ainsi envisagé d'élaborer un dispositif expérimental associant chargement mécanique et mesures acoustiques : 2 capteurs acoustiques fonctionnant en émission/réception mesurent les propriétés des ondes guidées et leurs variations, tout au long du processus de chargement jusqu'à la rupture.

Contexte de travail

Cette thèse est financée dans le cadre du projet labex EMC3 « COSPHI » en collaboration avec le laboratoire LOMC.

Le candidat sera affilié au laboratoire CNRS-CIMAP basé à lIUT d'Alençon, France.

Le laboratoire CIMAP est un laboratoire de recherche multidisciplinaire où les domaines scientifiques s'étendent de l'interaction ion-matière aux matériaux pour les lasers, la photonique et l'électronique.

La ville d'Alençon est située à environ 200 km à l'ouest de Paris. Elle est accessible en voiture, en train; passant principalement par Paris.
L'étudiant ou étudiante en thèse intégrera l'équipe PM2E "Propriétés des Matériaux pour les Economies d'Energies" du CIMAP et exercera son travail principalement au CIMAP de l'IUT D'Alençon, Pôle Universitaire de Montfoulon, à Damigny.
Il ou elle sera encadré(e) conjointement par Alexandre Vivet et Florian Gehring, chercheurs UNICAEN avec une interaction forte avec les collaborateurs du projet COSPHI. L'étudiant ou étudiante sera également amené à interagir avec divers membres de l'équipe pour bénéficier de leur expertise.
Des déplacements ponctuels en France et à l'international sont à prévoir pour participer à des réunions de travail avec nos collaborateurs et présenter les travaux issus du doctorat à des conférences.

Contraintes et risques

De courtes périodes de déplacements en France et à l'étranger sont à prévoir.
Des utilisations de machines d'essai de laboratoire sont à prévoir.

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