Câble d'ancrage d'éolienne flottante : modélisation par éléments finis d'une épissure
Direction Physico-chimie et Mécanique appliquées

IFP Energies nouvelles (IFPEN) est un organisme public de recherche, d’innovation et de formation dont la mission est de développer des technologies performantes, économiques, propres et durables dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. 

IFPEN met à disposition de ses chercheurs un environnement de recherche stimulant, avec des équipements de laboratoire et des moyens de calcul très performants.

Dans le cadre de la mission d’intérêt général confiée par les pouvoirs publics, IFPEN concentre ses efforts sur :

• l’apport de solutions aux défis sociétaux de l’énergie et du climat, en favorisant la transition vers une mobilité durable et l’émergence d’un mix énergétique plus diversifié ;
• la création de richesse et d’emplois, en soutenant l’activité économique française et européenne et la compétitivité des filières industrielles associées.

Câble d'ancrage d'éolienne flottante : modélisation par éléments finis d'une épissure

Le stage proposé s’inscrit dans le programme IFPEN sur le développement et le dimensionnement d’éoliennes flottantes. Il participera aux études sur les lignes d’ancrage synthétiques, plus particulièrement sur les épissures. Il fera la transition entre une thèse en cours avec l’ENSTA et la suivante, démarrant en octobre 2027.

L’épissure est une boucle fermée, formée par le câble repassé ou retressé dans lui-même. Bien plus résistante qu’un nœud, elle est la méthode la plus efficace pour terminer un câble et l’accrocher à un support. Elle tient par frottement du câble sur lui-même. L’ENSTA et IFPEN ont développé un modèle élément finis de câble synthétique de type tresse dans Abaqus, utilisant une loi de comportement hyperélastique permettant de reproduire le serrage d’une tresse sous traction. Cette loi permet de modéliser les épissures de type Bury, en particulier leur stabilisation sous charge. Elle a été validée sur des essais de traction sous scanner, ou les glissements dans une épissure ont pu être mesurés.

Le stagiaire s’appropriera ce modèle et simulera des épissures Bury de différentes géométries et matériaux, en vue d’optimiser leur construction. Il explorera également d’autres types d’épissures pour évaluer l’adaptabilité du modèle actuel aux différentes techniques d’épissage. Il aura un accès complet à la loi de comportement hyperléastique (écrite dans une UMAT Fortran) et pourra la modifier si besoin. Il devra gérer de grandes déformations, des contacts frottants multiples pouvant produire des difficultés de convergence. Il pourra également tester différentes lois de frottement.

Un des objectifs de la thèse associée au stage est d’améliorer la loi de comportement actuelle en y introduisant des comportements non-linéaires et irréversibles. L’objectif est de pouvoir modéliser le comportement cyclique d’une épissure pour des chargements tels que ceux rencontrés par les éoliennes flottantes, en prenant en compte les modifications de structure et de matériau. Un autre volet de la thèse est la réalisation d’essais sur épissures dans un scanner, avec traitement d’images optiques et rayon X. Selon l’avancement du stage, l’étudiant commencera à enrichir la loi actuelle et participera à la conception et à la réalisation de ces essais.

Profil requis et compétences recherchées :

BAC+5 (stage de 5-6 mois) – Profil ingénieur(e) Génie mécanique, idéalement intéressé(e) pour poursuivre en thèse, motivé(e) par le développement d’une recherche expérimentale et la simulation numérique (aspects développés durant la thèse).

• Compétences Mécanique des milieux continus, mécanique des structures, calculs par éléments finis, aptitude à analyser des résultats, synthétiser, rédiger et communiquer. Autonomie.

Le stage se déroulera à IFP Energies nouvelles, Etablissement de Lyon, rond-point de l’échangeur de Solaize, BP3, 69360 Solaize (période : mars - août 2027). Une indemnité de l’ordre de (1 080) Euros bruts par mois sera versée au stagiaire.