Thèse Étude Expérimentale et Modélisation des Phénomènes de Fretting-Fatigue sur les Câbles Haute Tension en Aluminium 6Xxx Développement d'Une Approche Multiphysique Mécanique-Matériaux-Corrosion H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Mines Paris-PSL École doctorale : ISMME - Ingénierie des Systèmes, Matériaux, Mécanique, Énergétique Laboratoire de recherche : Centre des Matériaux Direction de la thèse : Siegfried FOUVRY Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-07-31T23:59:59 => Lien du sujet avec Figure :
https://groupes.renater.fr/sympa/attach/mecamat/MR1P264MB288419D81080A028B2833769CB4FA%40MR1P264MB2884.FRAP264.PROD.OUTLOOK.COM/CIFRE\_5fRTE\_5f2026\_5fFretting\_5fFatigue\_5fCorrosion\_5fAluminium\_5f6XXX.pdf

L'objectif de cette thèse est d'étudier et de quantifier, au travers d'une approche multiphysique (mécanique, matériaux, corrosion), la réponse des contacts Almelec/Almelec sous sollicitations représentatives de Fretting Fatigue Corrosion des câbles haute tension. Le volet lié à la circulation du courant électrique ne sera pas pris en compte : seuls les aspects Matériaux, Mécaniques et Corrosion seront considérés. Ce travail de recherche combinera un volet expérimental, des expertises des endommagements (fissuration et usure des matériaux) mais aussi des simulations numérique (FEM, Abaqus). Cette thèse sera réalisée dans le cadre d'un co-encadrement entre le CMAT de MINES Paris-PSL (Versailles) sous la direction de M. S. Fouvry (DR, CNRS) et M. P. Arnaud (CR, EMP) spécialistes en Fretting Fatigue, le Laboratoire LRS (Sorbonne Université), sous la direction de M. V. Vivier (DR, CNRS), spécialiste en corrosion des matériaux et la direction R&D de RTE (Paris, La Défense) sous la direction de M. J. Said.
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L'objectif de cette thèse est d'étudier et de quantifier, au travers d'une approche multiphysique (mécanique, matériaux, corrosion), la réponse des contacts Almelec/Almelec sous sollicitations représentatives de Fretting Fatigue Corrosion des câbles haute tension. Le volet lié à la circulation du courant électrique ne sera pas pris en compte : seuls les aspects Matériaux, Mécaniques et Corrosion seront considérés. Ce travail de recherche combinera un volet expérimental, des expertises des endommagements (fissuration et usure des matériaux) mais aussi des simulations numérique (FEM, Abaqus). Cette thèse sera réalisée dans le cadre d'un co-encadrement entre le CMAT de MINES Paris-PSL (Versailles) sous la direction de M. S. Fouvry (DR, CNRS) et M. P. Arnaud (CR, EMP) spécialistes en Fretting Fatigue, le Laboratoire LRS (Sorbonne Université), sous la direction de M. V. Vivier (DR, CNRS), spécialiste en corrosion des matériaux et la direction R&D de RTE (Paris, La Défense) sous la direction de M. J. Said.

Cette thèse intégrera les tâches et challenges scientifiques suivants :

1. Analyse du contact ALMELEC/ALMELEC en air sec
Grâce au banc de Fretting Fatigue à double vérin disponible au CMAT (Fig. 1c), l'étudiant(e) réalisera des essais de Fretting Fatigue (sollicitations sinusoïdales combinant fatigue et fretting) pour des chargements mécaniques représentatifs en air sec. Ces données permettront de quantifier l'effet des sollicitations mécaniques sur la réduction de durée de vie par fissuration (Fig. 1e) mais aussi d'étudier l'effet de la microstructure corroyée des alliages Almelec sur la réponse en Fretting Fatigue. Les données expérimentales issues de ces travaux serviront également à compléter un modèle mécanique FEM prédictif développé au CMAT (Fig. 1 d et e) (Code Abaqus/Python) permettant de simuler la durée de vie en amorçage et propagation sous sollicitation de Fretting Fatigue [1].

2. Analyse du contact ALMELEC/ALMELEC en milieu corrosif (eau de mer, potentiel libre)
Toujours à l'aide du banc FFC du CMAT, des essais seront réalisés en immersion en eau de mer sans pilotage du potentiel électrochimique (potentiel libre), afin d'étudier les effets synergiques du milieu liquide sur la corrosion. L'influence de la fréquence de sollicitation sera particulièrement examinée, car les phénomènes de corrosion sont fortement dépendants du temps, tandis que la fissuration due aux sollicitations mécaniques dépend surtout du nombre de cycles appliqué. Les résultats de ces travaux seront formalisés pour quantifier l'effet « abattement de durée de vie » induit par la corrosion en eau de mer puis formalisé au niveau du modèle numérique (Fig. 1 a et b) [2,3] de façon à prendre en compte l'effet néfaste de la corrosion sur l'endurance « Fretting Fatigue ».

3. Mise en place d'un protocole représentatif de Fretting Fatigue Corrosion (eau de mer)
L'effet du temps (fréquence) est crucial pour découpler l'influence de la corrosion de celle de la sollicitation mécanique sur l'abattement de durée de vie en Fretting Fatigue Corrosion. Ainsi pour des essais à fréquences élevées (> 10 Hz), la corrosion n'a pas le temps d'interagir avec le matériau de sorte que l'effet du chargement mécanique sur l'endommagement est surreprésenté.
En réduisant suffisamment la fréquence (f 60 jours) pour être représentatifs des durées de vie observées sur les structures réelles (>10 cycles de fretting fatigue). L'objectif de cette action de recherche, sera concevoir un protocole expérimental permettant, grâce à un dispositif électrochimique optimisé [3-5], d'accélérer l'effet de la corrosion en eau de mer tout en restant représentatif des processus physico-chimiques mis en jeu.
Parallèlement, des analyses ex situ (SEM, EDX, EBSD, micro-Raman, XPS) permettront de caractériser les faciès d'endommagement et les produits de corrosion, établissant ainsi les scénarios de Fretting Fatigue Corrosion.

4. Études sous sollicitations mécaniques et physico-chimiques variables
Disposant d'un protocole de Fretting Fatigue Corrosion optimisé (avec pilotage de la cinétique de corrosion), il sera possible d'étudier pour la première fois des chargements variables (blocs de sollicitations) de corrosion, de fatigue et de Fretting (forces normales et effort tangentiel (cisaillement)). Cette recherche extrêmement innovante aura pour objectif de mettre en place un modèle d'endurance « Multi-physiques » couplant les effets de la fatigue, du fretting (sollicitations tribologiques) de la microstructure des matériaux et de Corrosion [3-5] (Fig.1 d&e). Ce modèle d'abord établi pour des chargements constants sera par la suite complété de façon à prendre en compte le cumul de dommages et ainsi prédire l'endurance des contacts pour des chargements mécaniques variables (Fretting Fatigue) et/ou variables du point de vue des sollicitations physico-chimiques (Corrosion). La mise en place de ce modèle permettra pour RTE d'établir des projections de durée de vie en fonction des conditions environnementales de ses lignes électriques (intensité des vents, contamination par polluant atmosphérique, en particulier pollution saline) et ainsi d'optimiser la maintenance mais aussi de développer des stratégies palliatives adaptées.
Développer un modèle prédictif en fretting fatigue Corrosion

Profil type pour une thèse à MINES Paris: Ingénieur et/ou Master recherche - Bon niveau de culture générale et scientifique. Bon niveau de pratique du français et de l'anglais (niveau B2 ou équivalent minimum). Bonnes capacités d'analyse, de synthèse, d'innovation et de communication. Qualités d'adaptabilité et de créativité. Capacités pédagogiques. Motivation pour l'activité de recherche. Projet professionnel cohérent.

Pré-requis (compétences spécifiques pour cette thèse) :

Ingénieur Mécanique / Matériaux

Pour postuler : Envoyer votre dossier à ****@****.** comportant
- un curriculum vitae détaillé
- une copie de la carte d'identité ou passeport
- une lettre de motivation/projet personnel
- des relevés de notes L3, M1, M2
- 2 lettres de recommandation
- les noms et les coordonnées d'au moins deux personnes pouvant être contactées pour recommandation
- une attestation de niveau d'anglais