Rupture d'un élément de pile à combustible SOFC sous chargements thermiques monotone et de fatigue

par Sébastien Murer

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Dominique Leguillon.

Soutenue en 2009

à Paris 6 .


  • Résumé

    Le cœur des piles à combustible SOFC se présente sous la forme d’un empilement de tricouches axisymétriques, nommés cellules élémentaires et obtenus par frittage de poudres céramiques. À l’élaboration et en fonctionnement, les chargements thermiques importants qu’ils subissent vont éventuellement causer l’amorçage de fissures aux singularités formées aux angles entre les couches. Le critère mixte de rupture mis au point par Leguillon est utilisé, en complément de développements asymptotiques raccordés, et étendu. Ce critère réunit une condition en énergie similaire à celle formulée par Griffith ainsi qu’une condition de contrainte d’ouverture maximale. Nous allons l’utiliser dans un premier temps pour déterminer les chargements thermiques critiques ainsi que les directions de fissuration aux interfaces des cellules élémentaires. Ensuite, la prise en compte du premier terme non singulier du champ de contraintes, appelé T-stress, aboutit à la mise en évidence d’un critère de déviation de fissure, aussi bien en milieu homogène (dans les substrats des cellules) qu’aux interfaces formées par la juxtaposition de deux couches. Nous verrons d’autre part que l’insertion de paramètres de rupture (résistance et ténacité) probabilistes dans le critère mixte permet de rendre compte de la dispersion expérimentale observée lors d’essais sur des éprouvettes entaillées. Enfin, un modèle d’amorçage en fatigue basé sur les zones cohésives est proposé, avec des premiers résultats qui pourront être étendus au cyclage thermique de la pile à combustible.

  • Titre traduit

    Fracture of Solid Oxide Fuel Cell element under monotonic and fatigue thermal loadings


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Informations

  • Détails : 1 vol. (IV-[144] p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 131-136. 70 réf. bibliogr.

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  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Biologie-Chimie-Physique Recherche.
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  • Cote : T Paris 6 2009 665
  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Institut d'Alembert-Bibliotheque de Mecanique..
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