Soutenance de thèse : Leonardo CIMATTI LUCARELLI

Prédiction numérique rapide des contraintes résiduelles dans les composants métalliques après traitements thermiques locaux

Doctorant : Leonardo CIMATTI LUCARELLI

Laboratoire INSA : LAMCOS - Laboratoire de Mécanique des Contacts et des Structures

École doctorale  n°162 MEGA - Mécanique, Énergétique, Génie Civil, Acoustique

L'objectif de cette étude est d'évaluer l'impact des traitements thermiques de détensionnement (TTD) locaux appliqués après une opération de soudage. Bien que largement utilisés dans l'industrie, ces traitements peuvent modifier significativement les champs de contraintes résiduelles, en fonction de paramètres opératoires tels que la température et la longueur de la zone chauffée. Afin d'analyser l'influence de chacun de ces paramètres sur l'état résiduel post-TTD, des simulations numériques par éléments finis (EF) sont envisagées. Pour garantir la fiabilité des résultats issus des simulations EF, il est essentiel de modéliser avec précision le comportement du matériau, notamment dans le cadre de traitements thermiques à haute température. Le comportement d'un alliage d'acier a été modélisé selon la théorie des matériaux standardisés. Une méthode de calibration de ce modèle a été développée et testée sur un ensemble de données expérimentales. En outre, un modèle paramétrique d'une opération de TTD est proposé, intégrant des paramètres opératoires variant dans le domaine défini par les normes de construction des centrales nucléaires. Une étude paramétrique permet d'identifier les paramètres les plus corrélés aux phénomènes physiques associés au TTD. Cependant, la recherche de paramètres procédés optimaux devient rapidement coûteuse en temps de calcul, en raison du grand nombre de variables et du comportement non linéaire du matériau lors du traitement thermique. Pour surmonter cette difficulté, des méthodes de réduction de modèle et des métamodèles sont mises en œuvre. En particulier, une méthode de réduction de modèle basée sur la physique a été développée dans le cadre de ce travail. Elle améliore le modèle réduit en intégrant les équations décrivant le comportement dissipatif du matériau dans l'espace réduit. Ce modèle
réduit, fondé sur la décomposition orthogonale propre (POD), permet une reconstruction plus précise des champs de contraintes et de dissipation que la POD standard. Un métamodèle, développé à partir de ce modèle réduit physiquement fondé, offre des estimations avec des erreurs plus faibles comparées à d'autres méthodes de la littérature, notamment dans les phases dissipatives de la simulation.