Vers la validation d'un modèle filaire des conducteurs aériens pour le transport d'énergie // Towards the validation of a wireframe model of overhead electrical conductors for energy transport

Le travail proposé se place dans le contexte de la prévision du vieillissement des conducteurs aériens pour le transport d'énergie. C'est un des enjeux majeurs des nouvelles politiques de maintenance des gestionnaires de réseau.

Parmi les sollicitations opérationnelles, les vibrations éoliennes induites par le vent sont particulièrement étudiées. Ces vibrations sont susceptibles d'engendrer des dégradations par fretting au niveau des multiples contacts inter-brins/fils au sein des conducteurs. Le fretting, caractérisé par une sollicitation de contact entre deux corps soumis à un déplacement relatif de faible amplitude, peut ainsi accélérer la ruine des lignes aériennes. Il est à noter que les dégradations observées in situ sur le réseau sont principalement localisées au niveau de dispositifs d'ancrage tels que les pinces de serrage ou les manchons.

Dans ce contexte, RTE (Réseau de Transport d'Électricité) déploie des outils [1.] visant à estimer la durée de vie résiduelle des conducteurs en fonction de leur historique opérationnel. Cette connaissance est fondamentale pour l'adaptation des futures politiques de maintenance et de remplacement. Elle permettra en effet de mieux gérer le renouvellement du réseau en procédant à des arbitrages éclairés basés sur des considérations physiques autant que possible.

Les conducteurs étant des structures élancées, ils peuvent subir des grandes rotations globales, même si les glissements inter-brins demeurent de faible amplitude. Afin de modéliser avec robustesse et efficacité le contact ponctuel entre les brins de couches adjacentes, un modèle de contact poutre-poutre opérant en régime de grandes rotations et petits glissements [3.] a été développé. Ce modèle est implémenté au sein d'un code dédié, orienté objet, basé sur la méthode des éléments finis et développé en environnement MATLAB [4.].

Le programme de travail de cette thèse s'articule autour de 2 axes principaux : l'amélioration du modèle filaire existant, basé sur la modélisation de contact poutre-poutre en grandes rotations et petits glissements, suivie de sa validation rigoureuse par confrontation expérimentale.
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The proposed work is placed in the context of predicting the aging of overhead conductors for energy transport. This is one of the major challenges of the new maintenance policies of network managers.

Among operational stresses, wind-induced wind vibrations are particularly studied. These vibrations are likely to cause damage by fretting at the multiple inter-strand/wire contacts within the conductors. Fretting, characterized by a contact request between two bodies subjected to a relative displacement of small amplitude, can thus accelerate the failure of overhead lines. It should be noted that the damage observed in situ on the network is mainly localized at the level of anchoring devices such as clamps or sleeves.

In this context, RTE (Réseau de Transport d'Électricité) deploys tools [1.] aimed at estimating the residual lifespan of conductors based on their operational history. This knowledge is fundamental for the adaptation of future maintenance and replacement policies. It will indeed make it possible to better manage the renewal of the network by making informed decisions based on physical considerations as much as possible.

As the conductors are slender structures, they can undergo large overall rotations, even if the inter-strand sliding remains of low amplitude. To robustly and efficiently model the point contact between the strands of adjacent layers, a beam-to-beam contact model operating in the regime of large rotations and small sliding [3.] was developed. This model is implemented within a dedicated, object-oriented code, based on the finite element method and developed in a MATLAB environment [4.].

The work program of this thesis is structured around 2 main axes: the improvement of the existing wireframe model, based on the modeling of beam-to-beam contact in large rotations and small sliding, followed by its rigorous validation by experimental comparison.
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Début de la thèse : 01/09/2026
WEB : https://slideslive.com/38945707

Cifre

CIFRE - ANRT (Agence Nationale Recherche Technologie)

Université Paris-Saclay GS Sciences de l'ingénierie et des systèmes

579 Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences

Mécanique et calcul non-linéaire des structures, méthodes des éléments finis, méthodes numériques pour les équations aux dérivées partielles, formulations variationnelles, mécanique du contact. Des connaissances en géométrie différentielle, théorie de poutres ainsi qu'en programmation en langage Matlab, Python, et du logiciel Abaqus seraient appréciées.
Nonlinear computational mechanics, finite element methods, numerical methods for partial differential equations, weak form, computational contact mechanics. Knowledge of differential geometry, beam theory as well as programming in Matlab, Python, and Abaqus software would be appreciated.