Thèse Étude Numérique des Effets de Chargements Stochastiques sur l'Interaction Sol-Pieu dans les Monopieux Offshore H/F - 59

Établissement : Université de Lille
École doctorale : ENGSYS Sciences de l'ingénierie et des systèmes
Laboratoire de recherche : LGCgE - Laboratoire Génie Civil & Géo-Environnement
Direction de la thèse : Hanbing BIAN ORCID 000000026901625X
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-06-30T23:59:59

L'éolien offshore, l'une des sources d'énergie renouvelable majeures, est appelé à jouer un rôle clé dans la transition énergétique mondiale. Avec une capacité mondiale projetée de 441 GW d'ici 2034, l'optimisation des fondations, notamment des monopieux de grand diamètre, est cruciale pour réduire le coût actualisé de l'énergie (LCOE) et renforcer la compétitivité du secteur.

Les méthodes traditionnelles de conception reposent sur des approches déterministes, limitées dans leur capacité à capturer les effets complexes et à long terme des environnements marins stochastiques. Cela peut conduire à des conceptions trop conservatrices, augmentant les coûts, ou à une sous-estimation des risques, affectant la fiabilité et la durée de vie des structures.

Cette thèse vise à combler le fossé entre simulations avancées des charges aéro-hydrodynamiques et modélisation géotechnique haute fidélité, en développant un cadre numérique intégré pour prédire la performance des fondations dans des conditions océaniques réalistes et à long terme. Le projet contribuera à un déploiement rentable de l'éolien offshore, soutiendra la compétitivité industrielle, renforcera la sécurité énergétique et favorisera la transition vers un système bas carbone et socialement responsable.

Le programme de 36 mois se structure autour de quatre axes :

État de l'art et revue critique : collecte et synthèse des données sur l'interaction sol-pieu (laboratoire, centrifugeuse, essais sur site comme SOLCYP, PISA et MUTANC), analyse critique des méthodes de conception actuelles et identification des limites sous charges cycliques et stochastiques.

Simulation de charges stochastiques : utilisation d'outils aéro-hydro-servo-élastiques (OpenFAST ou similaires) pour générer des séries temporelles de vent et vagues représentatives des conditions extrêmes et opérationnelles, fournissant des conditions aux limites réalistes pour les analyses géotechniques.

Modélisation 3D par éléments finis et analyse couplée : développement de modèles tridimensionnels haute fidélité, calibrés sur données expérimentales, pour représenter le comportement non linéaire et cyclique des sables offshore sous charges latérales. Couplage avec les séries temporelles de charges pour un cadre intégré sol-structure réaliste.

Outils de conception et applications pratiques : développement de méthodes simplifiées adaptées à la pratique, améliorant la prédiction des déplacements, la dégradation de la raideur et les effets cycliques, et adaptant les méthodes existantes pour les fondations de pieux offshore.

This PhD research aims to bridge the gap between advanced aero-hydrodynamic load simulations and high-fidelity geotechnical response modelling. The objective is to develop an integrated numerical framework capable of accurately predicting foundation performance under realistic, long-term oceanic and environmental conditions. Beyond its scientific contribution, the project carries significant economic and societal implications. By improving design reliability while reducing unnecessary conservatism, the research will contribute to cost-effective offshore wind deployment, support industrial competitiveness, enhance energy security, and facilitate the transition toward a low-carbon and socially responsible energy system.