Jacques Besson : Grand Prix IMT – Académie des sciences

Jacques Besson, chercheur au Centre des Matériaux et directeur de recherche CNRS, a reçu le grand prix IMT – Académie des sciences pour ses travaux sur la rupture des métaux.

Source Mines Paris et IMTech

Le 23 novembre dernier, Jacques Besson, chercheur au Centre des Matériaux de Mines Paris, et directeur de recherche au CNRS – Centre national de la recherche scientifique – a reçu le Grand Prix IMT – Académie des sciences pour ses travaux spécialisés sur les processus physiques de la rupture des métaux, à partir desquels il développe des modèles de comportement. Grâce à la mise en équation de ces modèles, il est capable de prédire et prévenir la fissuration et la ruine de structures.

Ce prix témoigne de la reconnaissance de l’ensemble de sa carrière, façonnée entre le monde académique et l’industrie.

Jacques Besson est également titulaire de La Chaire Messiah, dont l’un des objectifs majeurs est d’évaluer la faisabilité du transport d’hydrogène au sein des réseaux de distribution existants, un enjeu crucial en vue de son déploiement à grande échelle.

Un parcours riche

Jacques Besson a effectué son cursus d’ingénieur et sa thèse aux Mines de Paris. Dès son arrivée au CNRS en 1992, à la suite de son post-doctorat, il se dédie à l’étude de la rupture des matériaux. 

Fortement ancrées dans l’industrie, du pétrole et du gaz, du nucléaire ou encore de l’aéronautique, ses recherches impliquent de nombreux partenaires, comme GRT Gaz, EDF, CEA, Framatome, ONERA ou Safran. Cette proximité avec le monde industriel l’a mené deux fois hors du circuit académique français. Une première fois, en 2000, à l’occasion d’une année sabbatique passée à l’institut de recherche Hereon, ex-GKSS, en Allemagne; une seconde, en 2004, pour un détachement d’un an à l’EDF Lab des Renardières, en Seine-et-Marne.

Avant la rupture, la fissure

Le scientifique étudie la prévention du risque de fissuration de structures, avec une application majoritairement industrielle. Ces structures travaillent généralement en élasticité, c’est-à-dire que leur déformation reste élastique donc réversible. 

Jacques Besson expose :

« Dans les situations accidentelles sur lesquelles je travaille, il y a essentiellement de la plasticité, et surtout, il y a des fissures dans les structures. Ces fissures sont d’origine diverses : elles peuvent être dues à de la corrosion ou à de la fatigue, liée à des milliers, voire des millions de cycles d’utilisation. Elles peuvent être identifiées visuellement ou grâce à des instruments. Dans les pipelines par exemple, les « pigs » ou « pistons racleurs » sont des appareils de maintenance envoyés à l’intérieur pour prendre des mesures ou faire de l’inspection, qui peuvent détecter la présence de fissures. »

L’objectif de Jacques Besson est ensuite de qualifier la dangerosité de ces fissures, aussi minimes soient-elles, et leur risque de propagation en cas d’accident ou de surcharge.

Des expérimentations « maxi »…

Une des problématiques centrales de la recherche en rupture réside ensuite dans le transfert des modèles calculés sur éprouvettes aux structures à échelle réelle. Il existe de nombreuses sortes d’éprouvettes, plus ou moins représentatives du chargement réel d’une structure. Il est primordial de travailler sur le matériau de la structure car le comportement est lié à la matière (composition chimique…) mais également à la forme de l’objet testé.

« J’adore mener ce genre d’études qui vont jusqu’à l’application à des cas réels. La collaboration avec des industriels permet d’accéder à ce type d’expériences, chères et longues à monter, que nous ne pouvons pas mener en laboratoire. »

…aux essais « mini »

La chaire industrielle MESSIAH (Mini-éprouvettes pour le Suivi en Service des Structures avec Application au transport d’Hydrogène), inaugurée fin 2021 et financée par l’ANR, a un double objectif de développer de très petites éprouvettes, pour caractériser la matière, et évaluer la possibilité de transport d’hydrogène dans les réseaux de distribution existants. L’utilisation de mini-éprouvettes permet de réaliser des tests à partir de prélèvements sur site sans affecter le fonctionnement des installations.

Par construction, ces mini-éprouvettes ne sont pas conformes aux normes qui encadrent les essais de déchirure sur matériaux métalliques. Un des objectifs de la chaire est donc de développer des méthodes pour transposer les mesures réalisées sur ces mini-éprouvettes à ce qui pourrait être mesuré sur les éprouvettes standardisées.

« Même à cette échelle, le défi reste grand car les éprouvettes pèsent quelques centaines de grammes alors que certaines structures pèsent plusieurs centaines de tonnes », illustre le chercheur.

Le second objectif de la chaire porte sur la mobilisation des réseaux utilisés actuellement pour la distribution du méthane au transport de l’hydrogène. Le problème est que les atomes d’hydrogène sont très petits et peuvent pénétrer la plupart des métaux composant les tronçons, ce qui les rend fragiles et sujets aux fissures. Il est donc essentiel de vérifier l’aptitude des installations existantes au transport de l’hydrogène et de suivre l’évolution des matériaux qui les constituent, tout au long de leur durée de vie.

A propos du Centre des Matériaux

Le Centre des Matériaux est un centre d’enseignement et de recherche de Mines Paris, membre d’Évry-Sénart Sciences et Innovation. Les activités de recherche du Centre des Matériaux s’appliquent à tous les types de matériaux d’intérêt industriel et son action relève de trois grandes missions : la recherche, la valorisation de cette recherche, et la formation par la recherche.

>> Retrouvez l’intervention au Colloque ESSI 2022 de Yazid MADI, enseignant-chercheur au Centre des Matériaux, qui présentait la Chaire industrielle ANR MESSIAH : Mini-Eprouvettes pour le Suivi en Service des structures avec Application au transport d’Hydrogène.