Thèse en Mécanique Des Structures Marines

**Proposition de sujet de thèse**

**Modélisation de la réponse de structures marines soumises à des impacts de vagues et **évaluation des risques de défaillance associés**

Mots-clés : dynamique des structures marines, interactions fluide-structure, houle et états de mer, méthodes probabilistes et fiabilistes, énergies marines renouvelables

Contexte et enjeux

Les structures en mer (offshore et navales) ou en environnement côtier, comme les systèmes de récupération des énergies marines renouvelables, sont généralement soumises à des sollicitations sévères, liées par exemple au vent, au courant et à la houle. Pouvoir dimensionner de manière adéquate ces structures et garantir leur intégrité sur leur durée de vie nécessite une connaissance fine de ces sollicitations et des réponses structurales qu’elles induisent. Les travaux de recherche proposés visent à mieux appréhender la réponse dynamique de structures marines sous l’effet d’impacts de vagues, dans l’optique de prédire les endommagements engendrés.
Ces endommagements peuvent conduire à la défaillance de la structure, soit par dépassement de la résistance ultime de la structure, soit par fatigue, suite à un grand nombre d’impacts répétés. La conception robuste de structures marines implique de pouvoir répondre aux questions suivantes:

- Comment décrire les chargements et la réponse structurelle induits par les impacts de vagues ?
- Comment évaluer le risque de défaillance sur la durée de vie de la structure ?

Objectifs et méthodes

L’objectif du sujet proposé vise à mettre en place différents outils de modélisation permettant de décrire la réponse hydro-élastique d’éléments de structures marines soumises à des impacts de vagues, et de caractériser les risques de défaillance sur leur durée de vie.

Les travaux de la thèse s’articuleront autour des actions suivantes:
1) Développement d’un modèle semi-analytique pour décrire la réponse hydro-élastique d’éléments structuraux sous l’effet d’impacts de vagues. Nous nous intéresserons au cas de structures tubulaires. Ce type

de structures est couramment utilisé dans le domaine offshore, par exemple pour les plateformes supportant les éoliennes en mer. La modélisation des chargements d’impact reposera sur la théorie de Wagner et sera couplée à un modèle structural de type « poutre ». L’outil développé permettra d’obtenir la réponse de la structure avec des temps de calcul courts, dans l’optique d’être ensuite intégré dans une chaine de calculs stochastiques.

2) Réalisation d’essais de validation. Ces essais auront pour objectif d’obtenir des données expérimentales permettant de vérifier les capacités prédictives des modèles développés. Ils seront réalisés à l’aide de la machine de choc de l’ENSTA Bretagne, qui permet de réaliser des essais d’impact hydrodynamique avec une très bonne maitrise des conditions expérimentales (cinématique d’impact). Différents moyens de mesure
(jauges de déformation, accéléromètres, caméra rapide, capteurs de pression) seront utilisés afin de suivre la réponse de la structure au cours de l’impact.

3) Caractérisation des risques de défaillance. Les modèles développés précédemment seront mis en œuvre pour étudier la durabilité de structures en mer et plus précisément les risques de défaillance. Différents modes de ruine pourront être considérés : dépassement de la résistance ultime et endommagement par fatigue causé par la répétition d’impacts. Pour cela, le modèle hydro-élastique devra être intégré dans une approche probabiliste. Dans un premier temps, une approche de type Monte-Carlo sera mise en œuvre pour évaluer la distribution des sollicitations structurales sur un état de mer donné. Dans un second temps, cette approche probabiliste « court terme » (intra état de mer) sera intégrée dans un scénario « long terme » prenant en compte les statistiques d’états de mer attendus localement. Ultimement, l’outil devra permettre d’évaluer les probabilités de défaillance sur la durée de vie de la structure.

Localisation et laboratoire de rattachement

Profil recherché

Candidature

Type d'emploi : Temps plein

Salaire : 2 150,00€ à 2 400,00€ par mois

Programmation:

- Travail en journée

Formation:

- Bac +5 (Master / MBA) (Exigé)

Langue:

- Anglais (Exigé)