Étude expérimentale et modélisation des phénomènes de fretting-fatigue sur les câbles haute tension en aluminium 6XXX : développement d'une approche multiphysique Mécanique-Matériaux-Corrosion // Experimental study and modeling of fretting fatigue phenome

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https://groupes.renater.fr/sympa/attach/mecamat/MR1P264MB288419D81080A028B2833769CB4FA%40MR1P264MB2884.FRAP264.PROD.OUTLOOK.COM/CIFRE_5fRTE_5f2026_5fFretting_5fFatigue_5fCorrosion_5fAluminium_5f6XXX.pdf


L'objectif de cette thèse est d'étudier et de quantifier, au travers d'une approche multiphysique (mécanique, matériaux, corrosion), la réponse des contacts Almelec/Almelec sous sollicitations représentatives de Fretting Fatigue Corrosion des câbles haute tension. Le volet lié à la circulation du courant électrique ne sera pas pris en compte : seuls les aspects Matériaux, Mécaniques et Corrosion seront considérés. Ce travail de recherche combinera un volet expérimental, des expertises des endommagements (fissuration et usure des matériaux) mais aussi des simulations numérique (FEM, Abaqus). Cette thèse sera réalisée dans le cadre d'un co-encadrement entre le CMAT de MINES Paris-PSL (Versailles) sous la direction de M. S. Fouvry (DR, CNRS) et M. P. Arnaud (CR, EMP) spécialistes en Fretting Fatigue, le Laboratoire LRS (Sorbonne Université), sous la direction de M. V. Vivier (DR, CNRS), spécialiste en corrosion des matériaux et la direction R&D de RTE (Paris, La Défense) sous la direction de M. J. Said.
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PhD Project Outline (≈ 3950 characters)

The objective of this PhD is to study and quantify, through a multiphysics approach (mechanics, materials, corrosion), the response of Almelec/Almelec contacts under loading conditions representative of Fretting Fatigue Corrosion in high-voltage cables. The aspect related to electrical current flow will not be considered: only Materials, Mechanical, and Corrosion aspects will be addressed.

This research combines experimental work, damage analyses (crack initiation and wear), and numerical simulations (FEM, Abaqus). The PhD will be conducted under joint supervision between CMAT at MINES Paris-PSL (Versailles), the LRS Laboratory (Sorbonne University), and the R&D department of RTE (Paris, La Défense).

The project is structured around four main scientific tasks:

Analysis of ALMELEC/ALMELEC contact in dry air
Fretting Fatigue tests will be carried out using the CMAT test rig under representative mechanical loading. These data will quantify fatigue life reduction due to crack initiation and assess the influence of the microstructure of Almelec alloys. The results will also be used to improve a predictive FEM model (Abaqus/Python) simulating crack initiation and propagation under Fretting Fatigue.
Analysis in corrosive environment (seawater, free potential)
Tests will be performed under immersion in seawater without electrochemical control to study the synergistic effects of corrosion and mechanical loading. The influence of loading frequency will be analyzed, as corrosion is time-dependent while cracking mainly depends on cycle number. The results will quantify fatigue life reduction induced by corrosion and be integrated into the numerical model.
Development of a Fretting Fatigue Corrosion protocol
An experimental protocol will be designed to represent coupled effects. At high frequency, corrosion interaction is limited, while at low frequency tests become excessively long. The objective is to accelerate corrosion using an optimized electrochemical setup while preserving representative physico-chemical mechanisms. Ex situ analyses (SEM, EDX, EBSD, micro-Raman, XPS) will characterize damage and corrosion products.
Variable loading and multiphysics modeling
An optimized protocol will allow investigation of variable loadings combining fatigue, fretting and corrosion. The aim is to develop a multiphysics endurance model coupling mechanical, tribological, microstructural and chemical effects, including damage accumulation to predict contact lifetime under variable conditions.

These results will enable RTE to improve lifetime prediction of power lines under environmental conditions and optimize maintenance strategies.
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Début de la thèse : 01/10/2026

Cifre

CIFRE ANRT

Mines Paris-PSL

621 ISMME - Ingénierie des Systèmes, Matériaux, Mécanique, Énergétique

Profil type pour une thèse à MINES Paris: Ingénieur et/ou Master recherche - Bon niveau de culture générale et scientifique. Bon niveau de pratique du français et de l'anglais (niveau B2 ou équivalent minimum). Bonnes capacités d'analyse, de synthèse, d'innovation et de communication. Qualités d'adaptabilité et de créativité. Capacités pédagogiques. Motivation pour l'activité de recherche. Projet professionnel cohérent. Pré-requis (compétences spécifiques pour cette thèse) : Ingénieur Mécanique / Matériaux Pour postuler : Envoyer votre dossier à recrutement_these@mat.mines-paristech.fr comportant • un curriculum vitae détaillé • une copie de la carte d'identité ou passeport • une lettre de motivation/projet personnel • des relevés de notes L3, M1, M2 • 2 lettres de recommandation • les noms et les coordonnées d'au moins deux personnes pouvant être contactées pour recommandation • une attestation de niveau d'anglais
Typical profile for a thesis at MINES Paris: Engineer and / or Master of Science - Good level of general and scientific culture. Good level of knowledge of French (B2 level in french is required) and English. (B2 level in english is required) Good analytical, synthesis, innovation and communication skills. Qualities of adaptability and creativity. Teaching skills. Motivation for research activity. Coherent professional project. Prerequisite (specific skills for this thesis): Applicants should supply the following : • a detailed resume • a copy of the identity card or passport • a covering letter explaining the applicant's motivation for the position • detailed exam results • two references : the name and contact details of at least two people who could be contacted • to provide an appreciation of the candidate • Your notes of M1, M2 • level of English equivalent TOEIC to be sent to recrutement_these@mat.mines-paristech.fr