Etude et modelisation de l'effet de l'hydruration sur le comportement mecanique de composants de structure en zircaloy-4

par Frédéric Prat

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de E. ANDRIEU.

Soutenue en 1994

à l'EMP .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    L'assemblage combustible des reacteurs a eau pressurisee sejourne dans une eau portee a 330c en fonctionnement. La tenue mecanique de ses composants en zircaloy-4 est progressivement alteree par la penetration d'hydrogene au sein du materiau suivie de la precipitation d'hydrures de zirconium tres fragiles. L'effet fragilisant des hydrures a ete evalue dans plusieurs configurations d'essai, sur des eprouvettes hydrurees par voie gazeuse a 400c. Les essais mecaniques ont ete realises sur des eprouvettes tubulaires et planes de 0,4 mm d'epaisseur. Des essais de traction simple sur des eprouvettes contenant jusqu'a 1200 ppm d'hydrogene ont permis de comprendre le role joue par les hydrures: la fragmentation de ces derniers catalyse le mecanisme de rupture ductile du zircaloy-4. L'interaction entre les hydrures et le zircaloy-4 a ete etudiee et les incompatibilites d'origine mecanique (effet bauschinger) et d'origine thermique (essais de dilatometrie) ont ete mises en evidence. La fragilisation des hydrures a ete mesuree a temperature ambiante, a 350c et pour des vitesses de deformation elevees atteignant 5 s#-#1. L'effet du taux de triaxialite des contraintes sur cette fragilisation a ete etudie par des essais sur eprouvettes entaillees et des mesures de tenacite ont ete realisees sur des tubes prealablement fissures. Les resultats de l'etude experimentale ont permis de poser les bases d'un modele de rupture ductile, fonde sur le potentiel de gurson-tvergaard. Celui-ci integre le taux de triaxialite des contraintes, facteur determinant dans un mecanisme de rupture ductile. Il utilise aussi une loi donnant l'evolution de la fraction volumique de cavites produites par les ruptures d'hydrures en fonction de la deformation plastique. Le modele, identifie sur les essais de traction simple, est applique aux eprouvettes entaillees. Il pourrait permettre a terme d'integrer l'endommagement par les hydrures dans la simulation du comportement mecanique de l'assemblage


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  • Détails : 161 P.
  • Annexes : 140 REF.

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