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Thèse en mécanique : étanchéité interne d'appareils de robinetterie - H/F

  • Thèse
  • Moret-Loing-et-Orvanne (Seine-et-Marne)
  • Master, Titre d'ingénieur, Bac +5
  • Energy / Materials / Mechanics

Job description

Dates et lieux

Octobre 2018 à Septembre 2021 (dates sous réserve de l'enclenchement CIFRE)

EDF Lab Les Renardières, Orvanne (77) et Laboratoire I2M ((Dept TREFLE), Talence (33)

Conditions de rémunération et de déplacement

Le doctorant, ou la doctorante, sera recruté et rémunéré par EDF dans le cadre d'un contrat CIFRE. Le travail de thèse implique une présence d'environ 60 % du temps à EDF Lab Les Renardières et 40 % du temps à I2M.

Sujet

Depuis plusieurs années, des travaux ont été menés pour mieux comprendre et simuler le  comportement mécanique des appareils de robinetterie en fonctionnement sur un circuit thermo-hydraulique. Les meilleurs résultats vont jusqu'à la prédiction de déformations de la portée d'étanchéité. La relation quantitative entre de telles déformations et un débit de fuite reste l’un des maillons manquants de la chaîne.

Plusieurs thèses financées par EDF  ont abordé les aspects expérimentaux, physiques et numériques de la déformation de surfaces en contact et de l'écoulement incompressible dans leur espace interstitiel. La principale difficulté rencontrée est d'obtenir un accord acceptable des prédictions de ces

modèles avec les expériences conçues pour les évaluer.

L'objectif de la thèse est donc de construire un modèle de calcul de la relation entre pression de contact et transmissivité d'un écoulement de fuite, validé par des expériences et applicable au cas de surfaces déformées d'un contact nominal non plan, comme un contact sphère sur cône déformé.

Pour conduire ce travail, deux volets sont prévus.

  1. Expérimental :

 Adaptation d’un dispositif expérimental existant de mesure de débits de fuite au travers d’un contact entre deux éprouvettes possédant des défauts. La grandeur à identifier pour un modèle d'étanchéité est la transmissivité de la portée en fonction de l'effort de serrage.
 Réalisation d’essais pour analyser les effets d’échelle de défauts. Pour les éprouvettes testées, des relevés morphologiques à diverses échelles seront réalisés. Les échelles à considérer vont de la portée complète (palpage), jusqu'à l'échelle sub-micronique (microscopie à balayage). Ces relevés incluent, pour ce qui concerne les défauts d'ondulation, les contacts entre les pièces qui constituent l'empilement dans le banc d'essai.
  Etude de la mesure in situ du champ des ouvertures, sur un modèle simple pour commencer (sous réserve de la mise en place d'un travail de plus grande ampleur dans le cadre d'un consortium à définir avec d'autres acteurs de l'étanchéité).
  2. Numérique :

Caractérisation métrique et morphologique de surfaces de tronc de cône déformées.
Modélisation de l’écrasement des éprouvettes pour un calcul des champs de pression de contact et d'ouvertures sur la portée d'étanchéité.  On utilisera le code d'éléments finis Code_Aster pour simuler cet écrasement sur des modèles 3D, avec une description aussi précise que possible des surfaces courbes.
Mise en place des outils spécifiques de modélisation de l'écoulement de fuite compte tenu de la   morphologie des défauts retenus pour l'étude.  On étudiera la mise en place d'outils permettant de prendre en compte l'hétérogénéités d'échelles contrastées, ainsi que le caractère anisotrope du contact.
 Comparaison entre les essais et les prédictions dans la perspective d'une validation expérimentale d'une chaîne de calcul de la transmissivité d'une portée d'étanchéité déformée soumise à un effort de serrage connu.

Ideal candidate profile

Ingénieur ou Master recherche avec une spécialisation en mécanique des milieux continus.

Les activités couvertes par ce sujet font appel à une large palette de compétences. Il ne serait pas réaliste d'en requérir d'emblée la maîtrise de la totalité, mais le ou la candidate ne devrait avoir de prévention pour aucune et devra justifier de la fréquentation d'environ la moitié d'entre elles :

Mécanique des solides déformables et du contact
Mécanique des fluides incompressibles
Analyse numérique et programmation scientifique
Analyse de données expérimentales et métrologie
Robinetterie, génie mécanique et usinage
Python, Fortran, LaTeX et environnement Linux
Les notes obtenues lors des deux dernières années scolaires (2016-2017 et 2017-2018) sont demandées.