Conséquences mécaniques des transformations structurales dans les alliages ferreux

par Sophie Petit Grostabussiat

Thèse de doctorat en Génie civil

Sous la direction de Lakhdar Taleb.

Soutenue en 2000

à Lyon, INSA , en partenariat avec URGC - Unité de Recherche en Génie Civil (Lyon, INSA) (équipe de recherche) .


  • Résumé

    Ce travail s'inscrit dans un programme de recherche qui vise l'analyse des contraintes résiduelles dans la zone affectée thermiquement (ZAT) après une opération de soudage sur l'acier de cuve (16MND5 dans la norme AFNOR), des centrales nucléaires de type REP (Réacteurs à Eau Pressurisée). Deux dispositifs expérimentaux sont utilisés dans des études à deux échelles, du matériau et de la structure. A l'échelle du matériau, nous nous intéressons particulièrement à l'évaluation des conséquences mécaniques des transformations structurales au refroidissement : plasticité de transformation, plasticité classique multiphasée et restauration d'écrouissage en cours de transformation. Une étude de l'interaction plasticité classique plasticité de transformation est également réalisée. Il est montré que, pour une même charge appliquée, la plasticité de transformation est plus importante dans une transformation bainito-martensitique par rapport à une transformation unique. Il est également montré que, dans le cas où la phase austénitique subit un écrouissage avant sa transformation en bainite, il semblerait qu'une partie très importante de cet écrouissage est transmise à la bainite en cours de transformation. De plus, les résultats montrent l'importance de l'interaction entre la plasticité classique et la plasticité de transformation. Ainsi, il est clairement mis en évidence que la plasticité de transformation peut intervenir sans charge extérieure appliquée si la phase austénitique est pré-écrouie avant sa transformation. Le sens de l'écoulement n'est pas toujours celui auquel on pourrait s'attendre en considérant les modèles classiques. Ce phénomène est plus significatif dans le cas de la transformation martensitique. En plasticité multiphasée, une fonction empirique est proposée en vue de l'évaluation de la contrainte dans un mélange en cours de transformation. A l'échelle de la structure, des essais sont réalisés sur un disque chauffé axisymétriquement en son milieu de manière à obtenir une ZAT. Une simulation numérique à l'aide du Code_Aster d'E. D. F. (Electricité De France), qui tient compte des interactions thermique -mécanique -métallurgie, est réalisée et les résultats sont comparés aux mesures expérimentales (température, déplacements, contraintes résiduelles, …). Nous retiendrons essentiellement l'importance de la prise en compte de la plasticité de transformation pour l'évaluation des contraintes résiduelles.

  • Titre traduit

    = Mechanical consequences of structural transformations in ferrous alloys


  • Résumé

    This work deals with the assessment of residual stresses, in the Heat Affected Zone (HAZ), after a welding process in a 16MND5 steel (used in the French nuclear power plants). Two experimental devices are used to perform some analyses related to the material and the structural scales. For the material scale, we are interested in the evaluation of the mechanical consequences of phase transformations during cooling : transformation induced plasticity (TRIP), classical elastoplastic behaviour when the material is composed of two phases and the recovery phenomenon during the transformation. The interaction between classical plasticity and TRIP is also considered. It is shown that, for the same applied load, the TRIP is more significant in a double transformation (bainite + martensite) compared to a single transformation. It is also shown that, if the austenitic phase is hardened before its transformation into bainite, it seems that a very significant part of this hardening is transmitted to the bainite during the transformation. Moreover, the results show the importance of the interaction between classical plasticity and TRIP. For the classical elastoplastic behaviour, an empirical function is proposed in order to enable the evaluation of the stress in a mixture (austenite + ferritic phase) during transformation. For the structural scale analyses, tests were carried out considering a disc heated axisymetrically in its medium in order to have a HAZ. Numerical simulations using the finite element code, Code_Aster (which takes into account the interactions between the thermal, the mechanical and the metallurgical phenomena), developed by Electricité de France, were also performed. . The numerical results were compared to the experimental measurements (temperatures, displacements, residual stresses. . . ). From this comparison, the significant role played by the TRIP in the assessment of the residual stresses, is clearly shown.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (230 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Références bibliogr.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(2517)
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.