Porteurs du projet :
- Doctorant : Kamal HARB
- Encadrement Universitaire (Grenoble INP – UGA | ED I-MEP²) : Julien BAROTH (Laboratoire 3SR)
Rafael Estevez (Laboratoire SIMaP) - Encadrement industriel (SPRETEC | Groupe Artelia) : Arnaud ISAAC
Vincent MICHAUD
Organismes associés au projet :
Les organismes associés au projet comprennent principalement des partenaires privés, des laboratoires de recherche et des institutions spécialisées :
- SPRETEC (Groupe Artelia)
- Grenoble INP Foundation
- Laboratoire 3SR (Sols, Solides, Structures, Risques)
- Laboratoire SIMaP (Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés)
- Grenoble INP – Ense3, UGA (L’école d’ingénieurs pour l’énergie, l’eau et l’environnement)
- Grenoble INP – Phelma, UGA (L’école d’ingénieurs de physique, électronique, matériaux)
- GCCD, IUT1, UGA (Département génie civil et construction durable de l’Institut de technologie)
Axe de recherche du projet :
L’axe de recherche du projet de la chaire Medelia se concentre sur plusieurs domaines liés à l’amélioration de la sécurité et de la durabilité des ouvrages hydrauliques, en mettant l’accent sur l’analyse en fatigue probabiliste des structures métalliques.
Voici les principaux axes de recherche :
- Fiabilité des Ouvrages : Étude de la fiabilité des structures hydrauliques pour garantir leur bon fonctionnement et leur résistance aux contraintes.
- Mécanique de la Rupture : Exploration des mécanismes de rupture des structures métalliques, en particulier celles utilisées dans les ouvrages hydrauliques.
- Méthode aux Éléments Finis Stochastiques : Utilisation de méthodes avancées basées sur les éléments finis pour prendre en compte la variabilité dans l’analyse des structures.
- Calculs en Fatigue Probabiliste : Développement de nouvelles méthodes de calcul en fatigue pour améliorer la prédiction de la durée de vie des ouvrages métalliques.
- Eurocode 3 : Application et adaptation des normes Eurocode 3, qui définissent les règles de conception des structures en acier, dans le contexte spécifique des ouvrages hydrauliques.
Descriptif du projet :
Ce projet d’étude novateur propose une approche méthodologique pour appréhender les défis inhérents au vieillissement des ouvrages hydrauliques. Son objectif principal est de fournir aux gestionnaires des outils d’évaluation de la durée de vie résiduelle (DVR) afin d’éclairer les décisions relatives aux scénarios de maintenance. La méthodologie adoptée repose sur la fatigue probabiliste, spécifiquement appliquée aux organes hydromécaniques des ouvrages de vantellerie, en se basant sur la mécanique de la rupture et la méthode aux éléments finis stochastiques. L’étude se concentre sur l’examen des structures mécano-soudées vieillissantes, mettant en évidence les incertitudes liées aux chargements, aux caractéristiques des matériaux, à la géométrie, à la qualité de réalisation. Cette étude permet ainsi une caractérisation probabiliste des dommages et de la durée de vie résiduelle, promettant ainsi une évaluation plus approfondie. Ces résultats ouvrent de nouvelles perspectives dans la compréhension scientifique de la durabilité des structures métalliques en contexte de fatigue et une aide à la décision des gestionnaires.
Objectifs du projet :
L’entreprise de mécanique appliquée SPRETEC, membre du groupe Artelia, a lancé la chaire Medelia avec la Fondation Grenoble INP et le soutien de deux laboratoires (3SR et SIMaP de l’Université Grenoble Alpes). L’objectif de cette chaire d’excellence industrielle est de développer des connaissances sur la fatigue, la rupture et la durabilité des structures hydromécaniques, pour une période initiale de quatre ans.
Dans tous les secteurs industriels, des opérateurs tels que la Compagnie Nationale du Rhône (CNR), Electricité de France (EDF) ou Les Voies Navigables de France (VNF) font face à un taux croissant de problèmes liés au vieillissement de leurs équipements, en particulier en ce qui concerne la fatigue. Cela s’explique par le fait que les industries se sont fortement développées dans les deux ou trois décennies suivant la Seconde Guerre mondiale ; ces équipements atteignent donc aujourd’hui 50 à 60 ans d’utilisation. C’est le cas dans les secteurs nucléaire, hydraulique, ou du génie civil.
Dans le domaine de l’hydromécanique, les changements dans les conditions d’exploitation peuvent également entraîner des variations de charge ou des coûts de démarrage et d’arrêt non initialement anticipés (Savin et al. 2020). Les phénomènes de vibration liés aux machines ou aux effets hydrodynamiques peuvent également provoquer une défaillance par fatigue. Enfin, le changement climatique et ses effets (sécheresses, inondations plus fréquentes et plus importantes, gradients de température élevés, etc.) pourraient également engendrer une plus grande variabilité des conditions de charge de l’équipement. Les équipements concernés comprennent les portes d’écluses, les conduites, les vannes, turbines, réservoirs, etc. Dans un premier temps, nous nous concentrons sur des structures mécano-soudées telles que les portes d’écluses, mais l’objectif de la chaire est de développer une méthodologie qui puisse être appliquée à d’autres types d’équipements.
Résultats attendus :
Apports méthodologiques pour la justification à la fatigue
Publications associées au projet :
[CI] Baroth J., Michaud V., Estevez R., Isaac A., Remaining Useful Life of hydraulic steel structures under high-cycle fatigue, Proceedings – 63th ESReDA Seminar, Ispra, Italy, October 25–26, 2023.
