Contexte/Entreprise :

Au sein du département Justification des tuyauteries, différents types d’analyses sont conduites dans le but d’évaluer le comportement mécanique des tuyauteries des centrales nucléaires en conception et en exploitation.

Dans ce cadre, certaines études portent spécifiquement sur le dommage par rupture brutale, relevant de la mécanique de la rupture. Il s’agit d’une discipline à cheval entre la mécanique traditionnelle et la science des matériaux, qui consiste à évaluer la tenue d’une structure présentant un défaut (fissure principalement) et à anticiper son évolution sous les sollicitations mécaniques et thermiques induites par le fonctionnement de la centrale. Ces analyses reposent notamment sur des calculs par éléments finis 2D et 3D, de nature thermique, mécanique et thermomécanique, intégrant des modèles de comportement élastiques ou élastoplastiques, appliqués à des structures saines comme à des structures fissurées.

Description de la mission :

Plusieurs phénomènes thermohydrauliques peuvent survenir dans les tuyauteries auxiliaires des centrales nucléaires. Parmi eux, la stratification thermique se caractérise par la superposition de couches de fluide à des températures différentes au sein d’une même section. Elle apparaît notamment dans les tronçons horizontaux lorsque les conditions d’écoulement ne permettent pas un mélange suffisant, par exemple en cas de faible débit d’injection. Le fluide chaud, moins dense, occupe alors la partie supérieure de la tuyauterie, tandis que le fluide froid reste dans la partie inférieure.

Cette répartition des températures entraîne un échauffement non uniforme de la paroi : la partie supérieure tend à se dilater davantage que la partie inférieure, induisant une courbure de la tuyauterie. Ces dilatations différentielles et les restrictions à la déformation imposées par la continuité de la structure, les supports et les raccordements engendrent des contraintes thermiques locales et globales.

L’objet du stage est d’identifier les configurations (niveau de chargement, caractéristiques du défaut, géométrie de la tuyauterie, etc.) pour lesquelles la relaxation des contraintes thermiques locales de stratification rend leur influence négligeable sur le comportement en rupture brutale.

L’objectif est de délimiter un domaine dans lequel ces contraintes peuvent être négligées dans les analyses, afin de simplifier la mise en données des calculs et de réduire significativement le temps nécessaire à leur réalisation.

Par ailleurs, d’autres thématiques de R&D pourront être explorées telles que des analyses éléments finis 3D fissurées, visant à contribuer à la validation d'un outil de calcul de coefficients géométriques de mécanique de la rupture.

Vous êtes en formation d'ingénieurs ou universitaire en dernière année avec une spécialisation en analyse mécanique ou dans un domaine équivalent.

Vous êtes curieux/se, rigoureux/se et vous appréciez approfondir des problématiques techniques.

Vous disposez de bonnes bases en mécanique des solides et de connaissances en calcul par éléments finis.

Un intérêt pour la mécanique de la rupture et le comportement élastoplastique des matériaux serait apprécié.

Des compétences en programmation, notamment en Python, seraient un plus.