Simulation numérique avancée pour la compréhension des points bas en résilience des aciers forgés

Advanced numerical simulation for the understanding of low points in impact strength of forged steels

• Auteur / Autrice : Régis Emmanuel Ngouadje kenko
• Direction : Pierre Kerfriden
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2021
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Ingénierie des Systèmes, Matériaux, Mécanique, Énergétique
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : ENSMP MAT. Centre des matériaux (Evry, Essonne)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : SIMS - Simulation des matériaux et des structures - MAT
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Mines Paris-PSL

Mots clés

Mots clés libres

Jumelage numérique

Forgeage

Simulation multi-échelle

Eléments finis

Champs aléatoires

Numerical matching

Forging

Multi-scale simulation

Finite elements

Random fields

Résumé

Les essais de résilience Charpy sont utilisés dans l'industrie nucléaire pour certifier les pièces forgées. Cependant, les résultats de ces essais présentent une variabilité forte dans certaines configurations de forgeage sur des pièces de très grandes dimensions réalisées par Framatome. Des études préliminaires ont montré que, dans certaines zones des pièces forgées, l'acier est fortement hétérogène à l'échelle millimétrique. Les hétérogénéités, dues à la micro-ségrégation de certains éléments chimiques pendant la solidification des lingots, puis transformées par la succession de procédés thermomécaniques mis-en jeu lors du forgeage et des traitements thermiques, sont la cause principale de la variabilité observée sur les résultats d'essais de résilience. L'enjeu de la thèse est de permettre à Framatome de mieux appréhender cette variabilité par une approche alliant simulation numérique haute-performance de la rupture et génération de champs de propriétés mécaniques aléatoires à partir de micrographies expérimentales.

Charpy impact tests are used in the nuclear industry to certify forgings. However, the results of these tests show a strong variability according to the forging configurations on very large parts produced by Framatome. Preliminary studies have shown that the steel is highly heterogeneous at the millimeter scale in certain areas of forgings. The heterogeneities, due to the micro-segregation of certain chemical elements during the solidification of the ingots, then transformed by the succession of thermomechanical processes involved during forging and heat treatments, are the main cause of the variability observed in the results of impact tests. The aim of the thesis is to allow Framatome to better understand this variability through an approach combining high-performance numerical simulation of fracture and generation of random mechanical property fields from experimental micrographs.