Pour souder ensemble des pièces de fortes épaisseurs, il est nécessaire de réaliser des passes de soudage successives (soudage multipasse). Ce processus peut engendrer des microstructures spécifiques et des contraintes résiduelles qui constituent ensuite des faiblesses potentielles de l’assemblage.

Les travaux réalisés ont porté sur la simulation du soudage multipasse d’un acier HLES afin de prédire le niveau et la localisation des contraintes résiduelles. Un modèle thermo métallurgique et thermomécanique de l’acier a d’abord été déduit d’une campagne d’essais. Une maquette représentative d’une jonction âme-bordé de sous-marin a ensuite été soudée pour mesurer l’évolution de la microstructure et des contraintes résiduelles après chaque passe de soudage.

Les mesures sont finalement confrontées aux résultats obtenus par la simulation numérique du soudage de cette maquette.

La validation des lois de commande des plateformes navales se fait aujourd’hui à l’aide de simulations et d’essais, méthodes peu adaptées à la maîtrise des incertitudes. Postulant des erreurs bornées sur les paramètres de la dynamique de la plateforme et les perturbations extérieures, le problème envisagé dans cette thèse est la définition d’un espace contenant avec certitude la trajectoire du système.

Pour la navigation en eaux resserrées, on va ainsi chercher à prouver la présence ultérieure du sous-marin dans un tube, en utilisant des méthodes plus formelles telles que l’analyse par intervalle. Les travaux réalisés à ce jour reprennent la théorie du contrôle et visent à garantir, en dépit des incertitudes, certains critères de performance globaux associés au système. La garantie associée à la trajectoire sera vue dans un deuxième temps.

L’objectif des travaux est d’identifier l’aimantation de la coque d’un sous-marin à partir de mesures du champ magnétique à proximité de la coque, afin de pouvoir corriger le champ induit au moyen d’un système d’immunisation asservi à cette mesure (immunisation en boucle fermée).

Le problème, dit inverse, consistant à déterminer les causes (l’aimantation) en fonction des effets (la mesure du champ sur un réseau de capteurs embarqué) est d’autant plus difficile que les mesures sont réalisées en champ proche.

Une méthode originale (régularisation de la solution) permettant d’assurer l’unicité de la solution a été validée expérimentalement sur une maquette instrumentée de sous-marin (3 m de long).

Les alliages de titane sont envisagés pour réaliser des pièces destinées à un environnement marin parce que le film d’oxyde de titane qui se forme spontanément dans cet environnement les protège naturellement.

Toutefois, dans un système multi-matériaux soumis à protection cathodique, la production d’hydrogène pourrait entrainer la formation d’hydrures, qui pourrait fragiliser le matériau. L’étude portera sur la sensibilité des phases TA6V ELI et T40 à l’hydrogène.

« Nous chercherons à comprendre l’effet de l’hydrogène et des modifications de microstructure qu’il induit sur les propriétés mécaniques et particulièrement le mécanisme de la rupture. »

L'obtention de données expérimentales de fatigue sur joints soudés est actuellement particulièrement couteuse en ressource et en temps.

Le développement d'une méthode rapide (gain de plus d’un facteur 10) présente donc un avantage économique évident et permet en outre d’envisager des études paramétriques jusque-là inenvisageable du fait du temps requis pour les essais (influence des rapports de charge, des effets d’histoire, du parachèvement, …).

De nombreux travaux, basée sur des mesures d’élévation de température sous chargement cyclique, ont permis le développement d’une méthode rapide sur éprouvette matériau homogène, méthode dite « d’auto-échauffement ».

« L’objectif de notre projet est l’adaptation de cette approche rapide au cas des assemblages soudés navals (donc inhomogènes) en acier DH36. »

L’objectif des Interfaces Homme-Machine (IHM) adaptatives est de prendre en compte la variabilité de l’état interne de l’opérateur pour optimiser le comportement et les performances des systèmes homme-machine. La conception de ce type d’IHM fait intervenir différents domaines, dont celui des facteurs humains.

Dans ce programme multidisciplinaire de long terme, l’un des enjeux des facteurs humains est de capter l’état interne de l’opérateur, ainsi que d’inférer les effets de cet état sur sa performance. Il s’agit notamment de créer des modèles utilisateurs performants.

L’objectif de cette thèse est d’évaluer l’impact de « l’effet de synchronie » sur la performance, en prenant en compte ses liens avec la conscience de la situation et la charge mentale.

Les travaux de cette thèse visent à explorer l’usage des matériaux composites pour améliorer l’efficacité et l’éco-compatibilité des structures marines, ainsi que diminuer leurs coûts.

Les avantages associés aux propriétés spécifiques de couplage flexion-torsion et de légèreté de ces matériaux sont notamment explorés au moyen d’outils numériques de prédiction des phénomènes d’interaction fluide-structure intervenant sur les structures déformables.

« Nous présenterons les essais en tunnel hydrodynamique sur un profil composite, mettant en œuvre des mesures de vibrations, du déplacement en extrémité et de contraintes, sous plusieurs conditions d’écoulement.

Ces résultats expérimentaux sont utilisés pour estimer la capacité de la méthode de couplage numérique à prédire les phénomènes d’interaction fluide-structure. »

Aujourd’hui, les procédés de Fabrication Additive (FA) fonctionnent généralement en boucle ouverte, ce qui en limite la performance. La mise en place d’une boucle d’asservissement suppose un contrôle en temps réel (monitoring) ainsi que la maîtrise de la simulation numérique du procédé.

Mais les modélisations disponibles de la FA ne permettent pas encore de prédire le comportement des matériaux pour la fabrication de pièces réelles et les méthodologies actuelles de monitoring apparaissent par ailleurs insuffisantes pour les applications industrielles.

Dans le cadre du laboratoire commun JLMT entre Centrale Nantes et Naval Group, une nouvelle méthodologie de monitoring multi-capteurs est développée dans le but de contrôler les procédés de FA métallique par projection de poudre (procédé LMD) et par dépôt de fil (procédé WAAM). Dans un premier temps, des stratégies de monitoring thermique et géométrique sont proposées afin de contrôler la géométrie des cordons déposés, l’accumulation de chaleur au sein de la pièce et prédire la microstructure finale en cours de fabrication.

Ces stratégies sont appliquées sur des murs mono-cordons fabriqués avec les deux procédés d’intérêt. D’autres pistes de monitoring seront étudiées dans de futurs travaux.

Depuis environ 10 ans, Naval Group utilise le collage pour fixer des matériels sur les bâtiments de surface. Dimensionner ces assemblages nécessite des essais de choc à l’échelle 1.

Si ces essais permettent bien d’en sanctionner la tenue mécanique, ils ne permettent pas de tester la totalité du domaine de comportement utile. Car le choc entraîne, pour la colle, des niveaux de vitesses et de déformations très étendus et difficiles à appréhender pour cela. Aussi modéliser le comportement mécanique du joint de colle est-il un problème difficile, peu abordé dans la littérature et faisant intervenir des lois de comportement aussi variées que la viscoélasticité ou l’hyperviscoélasticité.

L’objectif de ce travail de thèse est de lever ce verrou technologique et de proposer une méthodologie générique de dimensionnement au choc d’assemblages collés, avec application à une colle souple.

Les écoulements dans les zones à fort potentiel énergétique sont souvent fortement turbulents, ce qui affecte le fonctionnement des turbines d’hydrolienne.

L’optimisation d’une ferme d’hydroliennes demande donc une modélisation de l'écoulement autour de la turbine à la fois précis, qui tienne compte de la turbulence ambiante et qui permette d’appréhender le sillage lointain généré par l’hydrolienne.

« Pour aborder ce problème, nous utilisons une modélisation instationnaire de l’écoulement fluide, la méthode de Boltzmann sur réseau (LBM), couplée à une approche de simulation des grandes échelles (LES).

Ces outils sont ensuite utilisés pour modéliser une hydrolienne dans un environnement turbulent. Les calculs, réalisés à deux taux de turbulence amont différents, sont alors comparés à des résultats expérimentaux et aux résultats d’une méthode plus classique. Ils sont également utilisés pour analyser le sillage de l'hydrolienne. Il est notamment observé que le taux de turbulence impacte de manière significative la propagation des tourbillons de bout de pale. »