Développement du suivi du champ de déformations par corrélation d'images lors d'un essai de traction H/F

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 collaboratrices et collaborateurs du CEA partagent trois valeurs fondamentales :

• La conscience des responsabilités

• La coopération

• La curiosité

Référence

Description de l'unité

Le Service d'Études des Matériaux Irradiés (SEMI) a pour mission de réaliser des caractérisations métallurgiques, mécaniques et physico-chimiques de matériaux irradiés afin d'établir leur comportement en conditions normales, accidentelles ou d'entreposage/stockage et de prévoir la durée de vie des matériaux en service notamment par le développement de modèles numériques. L'activité de caractérisation mécanique est réalisée par le Laboratoire de Comportement Mécanique des Matériaux Irradiés (LCMI). Cette activité comprend les essais mécaniques sur des matériaux irradiés, la modélisation, l'identification, mais aussi la compréhension de leur comportement et de leur endommagement. Le laboratoire dispose d'une large gamme d'essai mécanique et thermomécanique (Traction statique, traction dynamique, pression interne, résilience, ténacité, …) qui continue à être enrichi par de nouveaux essais innovants.

Domaine

Mécanique et thermique

Contrat

Stage

Intitulé de l'offre

Développement du suivi du champ de déformations par corrélation d'images lors d'un essai de traction H/F

Sujet de stage

Le but de ce stage est de développer le suivi du champ de déformations par corrélation d'images lors d'un essai de traction, dans l'objectif à moyen terme de pouvoir appliquer cette méthode en cellule blindée, lors des essais rapides avec chauffage par effet Joule sur matériau irradié. Pour initier ce développement, on se placera dans les conditions expérimentales les plus favorables (hors cellule blindée, faible vitesse de déformation, température ambiante).

Durée du contrat (en mois)

6

Description de l'offre

I. Contexte

L'essai de traction est un des essais mécaniques les plus simple à mettre en place pour étudier le comportement élasto-plastique d'un matériau. Au laboratoire de Comportement Mécanique des Matériaux Irradiés (LCMI) du CEA Saclay, ce type d'essai est fréquemment réalisé sur des éprouvettes d'alliage de Zirconium (matériau constitutif du gainage des pastilles de combustible nucléaire) pour étudier le comportement de ces alliages en conditions de fonctionnement normales, incidentelles et accidentelles.

L'étude des conditions accidentelles nécessite d'élever la température de l'éprouvette à des vitesses de chauffage de l'ordre de plusieurs centaines de degrés par seconde, que l'on peut atteindre en exploitant l'effet Joule. L'utilisation de ce moyen de chauffage rend cependant l'essai de traction plus complexe à dépouiller à cause d'une hétérogénéité dans la distribution de la température de l'éprouvette (point chaud au centre, points froids au niveau des têtes), qui induit un champ de déformations non homogènes de celle-ci.

II. Objectifs

Le but de ce stage est de développer le suivi du champ de déformations par corrélation d'images lors d'un essai de traction, dans l'objectif à moyen terme de pouvoir appliquer cette méthode en cellule blindée, lors des essais rapides avec chauffage par effet Joule sur matériau irradié. Pour initier ce développement, on se placera dans les conditions expérimentales les plus favorables (hors cellule blindée, faible vitesse de déformation, température ambiante).

III. Déroulement

L'identification par DIC (Digital Image Correlation) des paramètres constitutifs d'une loi élasto-viscoplastique sera appliquée au cas d'une éprouvette plate en alliage de zirconium et soumis à un effort de traction. Une procédure en deux étapes (Digital Image Correlation « DIC » suivie de Weighted Finite Element Method Updating - FEMU) sera d'abord explorée. Ces deux étapes peuvent être fusionnées en une seule procédure (c.-à-d. Integrated-DIC ou I-DIC). Dans les deux cas, les calculs seront effectués avec Cast3M pour ajuster les paramètres du modèle de comportement mécanique.

Le déroulement du stage pourra s'organiser comme suit :

Mois 1:

Formations au poste, Prise en main des outils numériques et des moyens expérimentaux

Mois 2:

Mise en place du couplage entre Cast3M (code éléments finis développé par le CEA) et Corelli (développé par l'ENS Paris Saclay)

Dépouillement des premiers essais

Mois 3:

Identification de la loi de comportement à température ambiante

Mois 4 & 5: 

Rapport de mi-stage

Essais Haute Température (HT) + identification des paramètres HT à partir d'une simulation thermo-mécanique

Mois 6: 

Rédaction du rapport final + préparation de la soutenance de stage

Moyens / Méthodes / Logiciels

Matlab-Corelli, Cast3M, MFront, Machine de traction dynamique, Caméras (Optique rapide et IR)

Profil du candidat

• Sciences des matériaux,
• Essais mécaniques,
• Simulation numérique,
• Calculs par éléments finis,
• Bonne qualité de rédaction.

Site

Saclay

Localisation du poste

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

Ville

  Gif sur Yvette

Critères candidat
Diplôme préparé

Bac+5 - Diplôme École d'ingénieurs

Possibilité de poursuite en thèse

Non

Disponibilité du poste

04/03/2024

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