Ce sujet s’intéresse à l’étude de la tenue mécanique de colis de déchets cimentés contenant principalement des inclusions de graphite, ainsi que des inclusions métalliques en faible quantité. En environnement cimentaire ces inclusions métalliques sont susceptibles de se corroder et de former des produits fortement expansifs pouvant potentiellement entrainer une microfissuration du matériau. On se propose d’appliquer une approche numérique multi-échelles pour simuler la réponse de colis de déchets en tenant compte des expansions internes liées à la corrosion des inclusions, ainsi que du comportement au jeune âge et des déformations différées de la matrice cimentaire. Cette approche sera basée sur des simulations de volumes élémentaires représentatifs 3D du matériau constitué de la matrice sujette à la fissuration, des inclusions de graphite et métalliques, et des interfaces imparfaites entre les inclusions et la matrice. Les effets de la forme et de l’arrangement spatial des inclusions et des phases expansives sur la réponse mésoscopique et sur l’initiation et la propagation de la microfissuration seront investigués. Ces simulations permettront de caractériser le comportement mécanique macroscopique de zones du colis ayant des états de contraintes et de déformations proches, ces zones étant déterminées par une méthode de clustering. La réponse mécanique à long terme des colis sera par la suite obtenue en effectuant des calculs itératifs sur les deux échelles.
Il est à noter qu’à l’issue de ce travail mené en collaboration avec Orano, le candidat aura acquis une solide expertise notamment dans les domaines 1) de la modélisation et de l’analyse du comportement mécanique non linéaire de matériaux fortement hétérogènes ; 2) du développement et de l’application de méthodes numériques multi-échelles 3D et de simulations de structures fissurées.