Thèse soutenue

Caractérisation du comportement mécanique à long terme et de la durabilité des câbles d'ancrage en polyamide pour les éoliennes flottantes

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Auteur / Autrice : Yoan Chevillotte
Direction : Yann MarcoPeter Davies
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique des solides, des matériaux, des structures et des surfaces
Date : Soutenance le 19/06/2020
Etablissement(s) : Brest, École nationale supérieure de techniques avancées Bretagne
Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de l'ingénierie et des systèmes (Centrale Nantes)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche Dupuy de Lôme - Institut de Recherche Dupuy de Lôme
Centre de recherches : Institut français de recherche pour l'exploitation de la mer
Jury : Président / Présidente : Michel Coret
Examinateurs / Examinatrices : Claudia Marano, Guilhem Blès, Sam Weller
Rapporteurs / Rapporteuses : Laurent Orgéas, Damien Soulat

Résumé

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La base de données scientifiques concernant les cordages d'amarrage en nylon est encore très limitée. Le déploiement de ces fibres pour l'ancrage permanent est donc actuellement impossible en raison du manque de données sur leurs propriétés mécaniques. Un des objectifs de cette étude est donc de fournir une meilleure compréhension du comportement mécanique et de l'endommagement par fatigue de ces cordes en polyamide, afin d'aider à la conception de lignes d'amarrage d'éoliennes flottantes. La présente étude comprend la caractérisation mécanique, la modélisation et la validation de celle-ci. La première partie étudiée est la modélisation du cordage. La caractérisation sur des sous-cordages de 4 tonnes implique une charge cyclique avec relaxation, permettant la caractérisation du câble avec un seul test. A partir de ce test, il est possible d'identifier chaque partie du modèle et de le valider sur différents tests, avant de le comparer aux résultats des tests effectués sur des sous-cordages de 8 tonnes. Ceci a conduit à un modèle simple 1D visco-élastoplastique assez proche du comportement du câble. La deuxième partie concerne les essais de fluage à long terme. Tout d'abord, une brève explication de la conception et de la construction de la machine d'essai sera faite. Ensuite, les résultats de 3 essais d'un an sur des sous-cordages de 4 tonnes seront présentés et comparés à d'autres résultats. Les résultats montrent des valeurs de fluage similaires à celles du polyester et peuvent être utilisés pour prédire si une remise en tension de la corde sera nécessaire. Dans la troisième partie, la durabilité du câble en polyamide sera évaluée. Tout d'abord, des tests d'abrasion ont été réalisés, afin de s'assurer que le revêtement utilisé est suffisant pour valider la résistance à l'abrasion sur des mèches de fils. Ensuite, des tests de fatigue standard ont confirmé que les durées de vie des cordages en polyamide sont largement suffisantes pour un amarrage permanent, avec une durée de vie supérieure à celle de la chaîne en acier même si un peu inférieure à celle du polyester. Enfin, une évaluation rapide de la fatigue par des tests d'auto-échauffement a été réalisée. Un résultat prometteur basé sur la mesure thermique de l'énergie dissipée du câble a permis de prédire sa durée de vie en fatigue en moins de deux jours.