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Soudage Laser <ul><li>Corrélation d’images & mesures de champ </li></ul><ul><ul><li>Superposition de champs de déformation...
Conclusions .. <ul><li>Compétences fortes en  </li></ul><ul><ul><li>Ingénierie de précontraintes </li></ul></ul><ul><ul><l...
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4.Lafon_Matériaux_et_procédés_:_de_l’expérimentation_à_la_modélisation.

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  1. 1. 16/11/09 Matériaux du nucléaire et marchés d’ITER Matériaux et procédés : de l’expérimentation à la modélisation. Espace Technologique Expérimental de Saudron -Bure 12 novembre 2009
  2. 2. <ul><li>Matériaux et procédés : de l’expérimentation à la modélisation </li></ul><ul><li>Institut Charles Delaunay – LASMIS FRE CNRS 2848 </li></ul><ul><li>Université de Technologie de Troyes (UTT) </li></ul><ul><li>Pascal LAFON </li></ul><ul><li>[email_address] </li></ul>12 novembre 2009 Séminaire : Matériaux du nucléaire et marché d’ITER /19
  3. 3. La recherche à l’UTT .. <ul><li>Une structure unique associée au CNRS regroupant : </li></ul><ul><ul><li>8 équipes de recherche totalisant 156 enseignants / chercheurs & 130 doctorants </li></ul></ul><ul><ul><li>Un budget annuel consolidé de 10M€ </li></ul></ul><ul><ul><li>163 contrats de recherche privés </li></ul></ul><ul><ul><li>Institut Carnot UT (Universités de Technologie pour l’Innovation et l’Entreprise), conjoint UTT/UTC </li></ul></ul><ul><li>Faits marquants : </li></ul><ul><ul><ul><li>Structure support ANR pour la sécurité globale </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Pilote du GIS Surveillance, Sûreté et Sécurité des Grands Systèmes (3SGS) </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Laboratoire de Recherche Correspondant avec le CEA Leti (et avec CEA Valduc en projet) </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Plate forme d’enseignement et de recherche à Shanghai (UTSEUS) </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Projet d’antenne (enseignement, recherche, valorisation) de l’UTT à Nogent </li></ul></ul></ul>12 novembre 2009 Séminaire : Matériaux du nucléaire et marché d’ITER /19
  4. 4. L’équipe LASMIS en quelques chiffres .. <ul><li>Personnels </li></ul><ul><ul><li>61 Personnes impliquées, réparties en : </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>20 enseignants chercheurs permanents </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>7 ingénieurs & techniciens, 2 administratifs </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>32 doctorants </li></ul></ul></ul><ul><li>Locaux </li></ul><ul><ul><li>2700 m² dont 2100 m² de laboratoires </li></ul></ul><ul><li>Budget </li></ul><ul><ul><li>31 projets en cours en 2009 </li></ul></ul><ul><ul><li>Budget non consolidé 2009 : 1020 k€ </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Dotation ministère+CNRS: 7% </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Contrats régionaux: 42% </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Contrats internationaux: 31% </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Contrats industriels: 20% </li></ul></ul></ul>12 novembre 2009 Séminaire : Matériaux du nucléaire et marché d’ITER /19
  5. 5. Projets en cours autour de quelques procédés .. <ul><li>Ingénierie des précontraintes – contraintes résiduelles </li></ul><ul><ul><ul><li>Traitement de surface par impacts (grenaillage de précontrainte, chocs laser) : </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Objectifs : </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Validation expérimentale des modèles de génération de pré contraintes </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Développement de méthodes de caractérisation </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Modélisation et développement de procédés nouveaux (SMAT) </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Effets des contraintes résiduelles sur la durée de vie et la stabilité géométrique </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Formalisation de la relation produit-procédé </li></ul></ul></ul>12 novembre 2009 Séminaire : Matériaux du nucléaire et marché d’ITER /19
  6. 6. Grenaillage de précontrainte .. <ul><li>Simulation numérique du procédé de grenaillage </li></ul><ul><ul><li>Modélisation dynamique avec comportement thermo-visco plastique de multi-impacts </li></ul></ul>12 novembre 2009 Séminaire : Matériaux du nucléaire et marché d’ITER /19
  7. 7. Grenaillage de précontrainte .. <ul><li>Validation expérimentale des modèles de génération de pré contraintes </li></ul><ul><ul><li>Nouvelle méthode de détermination des contraintes résiduelles (méthode de la rainure) </li></ul></ul><ul><ul><li>Thermographie dynamique d’impacts (en partenariat avec l’URCA) </li></ul></ul>12 novembre 2009 Séminaire : Matériaux du nucléaire et marché d’ITER /19
  8. 8. Grenaillage de précontrainte .. <ul><li>Formalisation de la relation produit-procédé </li></ul><ul><ul><li>Formage de structures de grande dimensions </li></ul></ul><ul><ul><li>Modélisation du procédé pour une meilleure prise en compte des paramètres du procédés en conception </li></ul></ul>12 novembre 2009 Séminaire : Matériaux du nucléaire et marché d’ITER /19
  9. 9. Nouveau procédé .. <ul><li>SMAT (Surface Mechanical Attrition Treatment) </li></ul><ul><ul><li>Pour des conditions spécifiques de grenaillage, création d’une couche nanostructurée d’épaisseur variable </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Amélioration significative des performances du matériaux </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Acier 316L, Z38CDV5, Acier twip, .. </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Alliage de cuivre </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Alliage de Zirconium, .. </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><li>Mise au point du procédé , analyse des mécanismes physique sous jacents </li></ul></ul>12 novembre 2009 Séminaire : Matériaux du nucléaire et marché d’ITER /19
  10. 10. Nouveau procédé .. <ul><li>SMAT + colaminage </li></ul><ul><ul><li>Développement de matériaux sandwich par colaminage de matériaux nanostructurés. </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Combinaison d’une haute résistance mécanique et d’une bonne ductilité </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Collaboration avec le CEA - Saclay </li></ul></ul></ul>12 novembre 2009 Séminaire : Matériaux du nucléaire et marché d’ITER /19
  11. 11. Projets en cours autour de quelques procédés.. <ul><li>Mise en forme par grande déformation </li></ul><ul><li>Objectifs : </li></ul><ul><ul><ul><li>Validation d’outils avancés de simulation du comportement de matériaux </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Optimisation du procédé de forgeage (géométrie des outillages) </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Améliorer la durée de vie des outillages </li></ul></ul></ul><ul><li>Démarche : </li></ul><ul><ul><ul><li>Modélisations avancées du comportement du matériaux (couplage endommagement / comportement) </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Un outil générique de simulation numérique par éléments finis pour de nombreux procédés et géométries </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Pièces minces ou massives </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Découpage, emboutissage, forgeage, … </li></ul></ul></ul></ul>12 novembre 2009 Séminaire : Matériaux du nucléaire et marché d’ITER /19
  12. 12. Mise en forme par grandes déformations <ul><li>Simulation de procédés </li></ul><ul><ul><li>Exemple pièce minces : </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Simulation du découpage de tôles d’aluminium </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Emboutissage de tôles d’alliage d’aluminium </li></ul></ul></ul>12 novembre 2009 Séminaire : Matériaux du nucléaire et marché d’ITER /19
  13. 13. Mise en forme par grandes déformations <ul><li>Simulation de procédés </li></ul><ul><ul><li>Extrusion de pièces massives et formation de défauts </li></ul></ul><ul><ul><li>Forgeage à chaud </li></ul></ul>12 novembre 2009 Séminaire : Matériaux du nucléaire et marché d’ITER /19
  14. 14. Mise en forme par grandes déformations <ul><li>Recalage des simulations : </li></ul><ul><ul><li>Comparaison pièce réelle numérisée / simulation EF. </li></ul></ul>12 novembre 2009 Séminaire : Matériaux du nucléaire et marché d’ITER /19 Bras de numérisation avec capteur LASER Pièce réelle Géométrie issue de la simulation
  15. 15. Mise en forme par grandes déformations <ul><li>Optimisation de procédés </li></ul><ul><ul><li>Vers la définition d’une gamme optimisée </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Génération de pré-formes par morphing géométrique </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Optimisation de la géométrie des outillages. </li></ul></ul></ul>12 novembre 2009 Séminaire : Matériaux du nucléaire et marché d’ITER /19
  16. 16. Projets en cours autour de quelques procédés .. <ul><li>Soudage Laser </li></ul><ul><ul><li>Objectif : </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Modélisation du comportement de liaison soudée hétérogène (Ta/TA6V) </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Démarche mise en œuvre : </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Modélisation multi-échelle du comportement </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Caractérisation par nano indentation </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Mesures de champs par corrélation d’images </li></ul></ul></ul>12 novembre 2009 Séminaire : Matériaux du nucléaire et marché d’ITER /19
  17. 17. Soudage laser <ul><li>Caractérisation par nanoindentation : </li></ul><ul><ul><li>Mesure du module d’Young et de dureté des matériaux dans et à proximité de la soudure. </li></ul></ul>12 novembre 2009 Séminaire : Matériaux du nucléaire et marché d’ITER /19
  18. 18. Soudage Laser <ul><li>Corrélation d’images & mesures de champ </li></ul><ul><ul><li>Superposition de champs de déformation réel (MEB) et calculé (EF). </li></ul></ul>12 novembre 2009 Séminaire : Matériaux du nucléaire et marché d’ITER /19
  19. 19. Conclusions .. <ul><li>Compétences fortes en </li></ul><ul><ul><li>Ingénierie de précontraintes </li></ul></ul><ul><ul><li>Modélisation des procédés </li></ul></ul><ul><ul><li>Photomécanique & caractérisation / modélisation des matériaux </li></ul></ul><ul><li>Dans une approche transversale du couple matériaux/procédés. </li></ul><ul><ul><li>Contacts : </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Responsable LASMIS : Manuel François </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Génie de Précontrainte & SMAT : Emmanuelle Rouhaud / Delphine Retraint </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Modélisation & grandes déformations : Khémais Saanouni </li></ul></ul></ul>12 novembre 2009 Séminaire : Matériaux du nucléaire et marché d’ITER /19
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