Soutenance de thèse de Joe Khalil

Joe Khalil soutient sa thèse de doctorat en Mathématiques Numériques, Calcul Intensif et Données le 22 novembre 22.

"Modélisation du couplage fluide solide avec l'analyse et l’optimisation des contraintes résiduelles et thermoelastoplastiques"

Joe Khalil a effectué sa thèse dans l'équipe CFL sous la supervision d'Elie Hachem et d'Elisabeth Massoni. Il soutient sa thèse de doctorat en spécialité "Mathématiques Numériques, Calcul Intensif et Données" le 22 novembre 22 devant le jury suivant :

– Mr Julien Bruchon, Mines Saint Etienne, rapporteur

– Mr Chady Ghnatios, Arts et Métiers Paris, rapporteur

– Mme Chantal David, SC&C

– Mr Lukasz Madej, AGH University of Science and Technology, Cracovie, Pologne

Résumé :

La trempe est un processus de refroidissement très important adopté de nos jours par la plupart des industries, en particulier les industries automobile, aérospatiale et nucléaire. L'importance de ce procédé vient de sa capacité à contrôler la microstructure, à avoir de meilleures propriétés thermiques comme la dureté et la limite d'élasticité, et à relâcher les contraintes résiduelles. Néanmoins, il s'agit d'un processus très complexe puisqu'il comprend plusieurs phénomènes physiques à la fois sur le fluide et sur le solide. Au niveau du liquide, du fait du contact direct avec une surface chaude, le liquide va s'évaporer et atteindre le point d'ébullition. Au niveau du solide, il existe des contraintes, des déformations qui modifient la forme de la pièce et des transformations de phase qui génèrent de la chaleur latente. Un modèle d'ébullition d'évaporation est été utilisé pour simuler ce qui se passe dans l'environnement du solide. L'importance de ce modèle vient de sa capacité à donner une description réelle du transfert de chaleur qui se produit entre le solide et le fluide. Le changement de température dans le solide affectera à la fois la transformation de phase et la réponse mécanique de la pièce. Dans ce projet, un modèle hybride est développé pour résoudre à la fois l'ébullition et l'évaporation, les paramètres de transformation de phase et la réponse mécanique. Dans un domaine Fluide-Solide, Navier-Stokes couplé avec l'équation de la chaleur est résolu pour donner une distribution de température dans le solide. Dans un domaine Solide uniquement, les paramètres de transformation de phase ainsi que les contraintes et les déformations, à l'aide d'un solveur thermo-élasto-plastique, sont calculés en fonction de la distribution de température transportée depuis le domaine Fluide-Solide. La nouveauté de ce modèle est sa capacité à travailler sur deux domaines différents simultanément, et à donner une meilleure résolution sur chaque domaine, en plus de sa complétude pour simuler toute la physique se produisant dans le processus de trempe.

Mots-clés : couplage fluide solide, modélisation, contraintes résiduelles, contraintes thermoélastoplastiques