Stage Bac+5 Simulation de la Propagation de Fissure dans un Acier Sous Pression d'Hydrogène H/F - CEA

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 coeur 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 20 000 collaboratrices et collaborateurs du CEA partagent trois valeurs fondamentales :

- La conscience des responsabilités
- La coopération
- La curiosité

Missions :

L'entrée de l'hydrogène dans les métaux est connue pour avoir une influence néfaste sur leurs propriétés mécaniques, en particulier sur leur allongement à la rupture et leur résistance à la propagation de fissure. Ce phénomène complexe découvert depuis plus de cent ans est connu sous le nom de fragilisation par l'hydrogène (FPH). Aujourd'hui, il n'existe pas encore de consensus sur les mécanismes de cette fragilisation. Avec les enjeux de décarbonisation actuels la filière hydrogène se développe largement en Europe et en France, rendant la compréhension de ces mécanismes toujours plus pertinente. Au sein du LCA, l'équipe de FPH s'intéresse à ce phénomène en milieu hydrogène gazeux.
Le laboratoire possède plusieurs équipements expérimentaux permettant de caractériser le comportement d'un matériau sollicité mécaniquement sous pression d'hydrogène. Il possède à ce titre de nombreux résultats expérimentaux mettant en évidence l'effet de l'hydrogène en fonction de la pression d'hydrogène, de la microstructure des matériaux, du type de sollicitation mécanique en présence ou non d'une fissure. L'objectif est de développer les outils de simulation numérique intégrant les paramètres prépondérants de la fragilisation par l'hydrogène afin de permettre une analyse locale quantitative du développement de l'endommagement observé. L'outil choisi pour ces développements est le code de calcul par éléments finis Fenics.

Le déroulement du stage prévoit les étapes suivantes :
- Prise en main du code de calcul Fenics : simulation d'un essai de traction sur une éprouvette axisymétrique avec un comportement élasto-plastique puis sur une éprouvette comportant une fissure de type Compact Tensile (mesure de la ténacité du matériau).
- Simulation de la diffusion de l'hydrogène couplée aux champs mécaniques
- Utilisation des champs de phase pour simuler la propagation d'une fissure dans un milieu élastique fragile et comparaison des résultats avec ceux de la littérature
- ""Couplage"" de l'ensemble pour simuler la propagation d'une fissure dans une éprouvette testée sous pression d'hydrogène. Des essais de traction et de ténacité seront simulés.
- Application du modèle développé aux essais expérimentaux du laboratoire

Diplôme préparé : Bac +5 - Master 2

Compétences scientifiques : Simulation numérique - Sciences des matériaux

Vous êtes reconnu(e) pour votre : curiosité, sens de l'analyse

Moyens/Méthodes/Logiciels : Python / Fenics

• Python
• Chimie