Soutenance de thèse d’Hanadi Ettroudi

1 juillet 2021

Hanadi Ettroudi soutient sa thèse de doctorat en Mécanique Numérique et Matériaux le 1er juillet 2021

Modélisation numérique multi-échelle des structures de solidification, de la macroségrégation et de la Transition Colonnaire-Equiaxe

Hanadi Ettroudi a réalisé sa thèse dans l'équipe 2MS sous la supervision de Charles-André Gandin et Gildas Guillemot, côté CEMEF et Hervé Combeau, MINES Nancy dans le cadre du projet national FUI Soft-Defis. Hanadi soutient sa thèse de doctorat en Mécanique Numérique et Matériaux le 1er Juillet 2021 devant le jury suivant (sous réserve de l'avis des rapporteurs) :

– Denis NAJJAR, Professeur des Universités, Centrale Lille, Rapporteur

– Kader ZAIDAT, Maître de conférences, Institut Polytechnique de Grenoble – PHELMA, Rapporteur

– Lounès TADRIST, Directeur de recherche CNRS, Aix-Marseille Université – Institut Universitaire des Systèmes Thermiques Industriels, Examinateur

– Marie BEDEL, Maître de conférences, Arts et métiers Paris-Tech, Examinateur

– Miha ZALOŽNIK, Chargé de recherche CNRS, Université de Lorraine-Institut Jean Lamour, Examinateur

– Marvin GENNESSON, Ingénieur R&D, Centre de recherche CREAS, Invité

 

Résumé : 

Intégré au projet national FUI SOFT-DEFIS, une activité de recherche a été réalisée visant à contribuer au développement d'un outil numérique prédisant la formation des structures de solidification équiaxe et colonnaire, ainsi que la zone de transition et les ségrégations chimiques associées dans la coulée des gros lingots en acier. Jusqu'à présent, les modèles utilisent généralement la méthode des volumes finis. Un premier modèle basé sur la méthode des éléments finis a été proposé mais limité à la solidification équiaxe. Ce dernier est étendu, dans ce projet de recherche, pour modéliser à la fois les structures colonnaires et équiaxes. Une méthode Level Set est appliquée afin de suivre la croissance du front colonnaire. Sa vitesse est calculée à l'aide d'un modèle de cinétique de croissance développé pour les microstructures dendritiques. Les grains équiaxes se développent dans le liquide en surfusion devant le front colonnaire et peuvent être transportés. Deux sources des grains équiaxes sont modélisés : la germination hétérogène ainsi que la fragmentation. Le modèle considère la morphologie dendritique pour les deux microstructures. Un critère de blocage solutal est utilisé pour prédire la position de la transition colonnaire-équiaxe. Les équations de conservation sont résolues en utilisant une méthode de splitting séparant les deux étapes de transport et croissance. Des simulations 2D et 3D ont permis de tester les différentes briques du modèle pour des petits lingots. Le modèle est appliqué, enfin, à l'échelle des lingots industriels pour prédire l'évolution des structures développées et des zones ségrégées, en comparaison avec les analyses expérimentales des partenaires du projet.

Distribution des champs au cours d’une simulation 3D d’un lingot d’acier lors de sa solidification. L’iso-ligne blanche représente la position du front colonnaire.

 

Mots-clés : Solidification, Modélisation, Transition colonnaire-équiaxe, Éléments finis, Macroségrégation, Multi-échelle, Fragmentation, Lingots

 

 

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