Laboratoire des Sciences de l’Ingénieur pour l’Environnement (LaSIE) - UMR CNRS 7356

Maîtrise des Effets du Vieillissement sur l’Endommagement en Fatigue des matériaux composites stratifiés pour les EMR immergés

Partenaires : LaSIE, I2M, Tensyl
Participants LaSIE : S. Mallarino, S. Touzain, A. Renaud, D. Trinh, S. Cohendoz

Depuis quelques années, on peut constater une volonté politique pour le développement des énergies marines à l’échelle nationale et européenne qui passe par une maîtrise des technologies pour rendre compétitif le coût de cette énergie. Cette maîtrise technologique concerne l’intégration au réseau, le rendement des machines et leur fiabilité et la durabilité.

Essai à rupture sur pale hydrolienne de démonstration pour validation zone d’intérêt en vue d’essai de fatigue.

Actuellement, il existe une grande variété de technologies hydroliennes.
Cependant, au niveau mondial, près d’une technologie sur deux est encore à l’état de démonstration et très peu ont passé le cap de l’essai de longue durée en conditions réelles, rendant le retour sur expérience faible vis-à-vis de la tenue en fatigue et en conditions environnementales. Il reste donc beaucoup de chemin à parcourir avant d’atteindre une maturité technologique et donc un prix de marché compétitif.

Aujourd’hui, les industriels qui développent des hydroliennes utilisent les codes de l’industrie pétrolière et/ou de l’éolien comme support de conception en l’absence de standards dédiés matures. En effet le processus de création d’un standard est long et les délais de publication d’un standard, ne sont pas compatibles avec les impératifs des industriels qui ont besoin de support et de cadre pour le développement de leurs machines.

Dispositif permettant de solliciter en quasi-statique et en fatigue des éprouvettes immergées dans des cuves.

La conception de telles installations implique l’utilisation importante de matériaux composites, notamment pour la confection des pales ou des arbres de transmission. Ces éléments sont soumis à une grande diversité de contraintes mécaniques et environnementales, selon leur type et leur localisation.
La compréhension des mécanismes de dégradation de ces matériaux dans ces conditions spécifiques est donc un aspect essentiel pour anticiper la durabilité et la fiabilité de telles structures.

Il apparaît donc que la connaissance plus précise des mécanismes de dégradation des matériaux composites, par action couplée de l’environnement et de la fatigue, constitue un axe important d’amélioration des conceptions des structures de ces convertisseurs d’énergie.

C’est donc dans ce cadre que le projet MEVEF s’inscrit. Il s’intéresse au comportement des matériaux composites en conditions de fatigue mécanique couplée à un vieillissement hygrothermique et a pour objectif de proposer un modèle unifié fatigue-vieillissement capable de prévoir, au cours des cycles de sollicitations mécaniques, multiaxiales, et sous les conditions environnementales du milieu marin ou estuarien, l’évolution de l’endommagement, la durée de vie d’un composant en composite stratifié. Ces modèles prédictifs affinés pourront être utilisés dans la rédaction de notes réglementaires dédiées à la conception de systèmes EMR et permettront d’ajuster les coefficients de sécurité actuellement employés.