Simulation de la rupture fragile de couches d'oxydes H/F

Détail de l'offre

Informations générales

Entité de rattachement

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
  

Référence

2024-33237  

Description de l'unité

Le Laboratoire de Comportement Mécanique des Matériaux Irradiés (LCMI), au sein du Service d'Etude des Matériaux Irradiés (SEMI) du CEA Saclay, conduit des recherches portant sur la caractérisation mécanique, la modélisation et la simulation du comportement et de la rupture des matériaux irradiés.

Description du poste

Domaine

Matériaux, physique du solide

Contrat

Stage

Intitulé de l'offre

Simulation de la rupture fragile de couches d'oxydes H/F

Sujet de stage

Le stage porte sur la simulation de la rupture fragile de couches d'oxydes pour aller de la détermination des propriétés de rupture au design de nouveaux essais micromécaniques

Durée du contrat (en mois)

6

Description de l'offre

Les alliages métalliques utilisés dans les applications industrielles peuvent former des couches d’oxydes en présence d’un environnement corrosif. Ces oxydes peuvent être répartis de manière uniforme en surface et / ou se localiser au niveau des joints de grains. Dans ce dernier cas, les joints de grains oxydés peuvent rompre de manière fragile sous chargement mécanique, et conduire à la rupture intergranulaire du matériau. Ce mécanisme est par exemple un scénario possible de rupture des aciers inoxydables austénitiques qui sont utilisés dans les Réacteurs nucléaires à Eau pressurisée (REP) [1]. Pour ces matériaux, le milieu REP (eau à 340°C) conduit à la formation d’une fine couche d’oxyde uniforme et également au niveau des joints de grains. La connaissance des propriétés de rupture – contrainte critique, énergie de fissuration – de ces oxydes est un prérequis indispensable à la modélisation de ce phénomène. Des essais de flexion de micro-poutres ont été réalisés dans une étude précédente qui ont permis d’obtenir de premières estimations de ces propriétés de rupture avec une analyse simplifiée [2]. Une analyse plus quantitative est cependant nécessaire afin d’une part d’exploiter au mieux les essais disponibles et d’obtenir des estimations fiables des propriétés de rupture, et d’autre part de proposer de nouvelles géométries d’essais micromécaniques plus adaptés à la détermination de ces propriétés. L’approche variationnelle de la rupture [3] semble être un bon candidat à la simulation de ces phénomènes de rupture élasto-fragile.

Les tâches suivantes sont prévues au cours du stage:

  • Étude bibliographique sur les essais micromécaniques et les analyses associées utilisés pour caractériser les propriétés de ruptures des couches d’oxydes ;
  • Prise en main des aspects numériques de l’approche variationnelle de la rupture (Python / FEniCS) ;
  • Modélisation et simulation des essais de flexion de micro-poutres réalisés dans [2] ;
  • Détermination des propriétés de rupture ;
  • Proposition de géométries d’essais alternatives à sensibilité accrue aux propriétés recherchées ;

[1] F. Cattant, Stainless steels IASCC, Materials Ageing in Light-Water Reactors, Springer, 2022


[2] R. Azihari, Approche micromécanique et modélisation de la rupture intergranulaire - Application à la corrosion sous contrainte assistée par l’irradiation, Thèse de l’Université de Toulouse, 2023


[3] C. Maurini, The variational approach to fracture and regularized fracture models MEALOR II, Damage mechanics and local approach to fracture, 2023

Moyens / Méthodes / Logiciels

Simulations éléments finis, Python, FEniCS

Profil du candidat

Master 2 / 5ème année école d’ingénieur Mécanique / Matériaux

Localisation du poste

Site

Saclay

Localisation du poste

France, Ile-de-France, Essonne (91)

Ville

  Saclay

Critères candidat

Possibilité de poursuite en thèse

Oui

Demandeur

Disponibilité du poste

03/02/2025