Modélisation 3D de la structure cristalline de soudures épaisses : Application au contrôle non destructif par ultrasons

Résumé : 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. (voir plus sur le SUJET dans le fichier joint)

Principaux jalons
o Première année
       Bibliographie approfondie
       Prise en main progressive des outils numériques et expérimentaux
       Conception et réalisation des maquettes de soudage en position
o 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)
o Troisième année
      Finalisation des expériences et simulations en support
      Rédaction de publications et du mémoire

Profil des candidats recherchés :
Formation généraliste, avec connaissance en propagation des ondes élastiques, et/ou en matériaux,

Développements informatiques (Matlab, ...) et expérimentaux (ultrasons).

Master avec Mention AB minimum (requise par l’école doctorale)

Conditions :
Contrat doctoral avec le Laboratoire de Mécanique et d'Acoustique (CNRS UMR 7031), financement ANR.
Salaire : 1715 € net/mois (contrat doctoral CNRS).
Doctorant localisé au LMA site d’Aix-en-Provence (IUT), déplacements à prévoir chez les partenaires de la thèse.
Inscription Ecole Doctorale : 400€/an.
Démarrage : idéalement début septembre 2024
Ecole Doctorale : ED 353 – Sciences pour l’Ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nano-Électronique (AMU)

Partenaires du projet :
CEA Saclay DES/LTA (expertise sur le soudage et réalisation de soudures)
CEA Saclay DRT/LIST (simulation ultrasonore avec la plateforme logicielle CIVA)
EDF R&D (simulation ultrasonore avec les codes Athena2D et A3D-CND)
LMGC (UMR 5508, procédés de soudage à l’arc, solidification, réalisation de soudures)
IUSTI (UMR 7343, transferts de chaleur dans les procédés de soudage)

Encadrement et contacts : (cecile.gueudre[at]univ-amu.fr ; marie-aude.ploix[at]univ-amu.fr ; laurent.forest[at]cea.fr)

Cécile Gueudré --> Directrice Maître de Conférences HdR (CNRS-LMA AMU)
Marie-Aude Ploix --> Co-encadrante Ingénieur Chercheur HdR (CNRS-LMA Protisvalor)
Jérôme Tosi --> Co-encadrant Ingénieur Chercheur (CEA/LTA Saclay)