Developpement d'un element fini coque. Application au comportement thermo-viscoplastique d'une cuve de reacteur nucleaire (rep) en situation d'accident grave

Development of a shell finite element. Application to the vessel thermo-viscoplastic behaviour (pwr) during a severe accident

• Auteur / Autrice : VALERIE DIAZ
• Direction : Bernard Peseux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Nantes

Résumé

L'objectif de cette etude est de proposer un modele du comportement thermo-viscoplastique d'une cuve de reacteur a eau pressurisee en situation d'accident grave, afin de le coupler a des logiciels pouvant simuler l'ensemble de l'accident (codes scenarios). Les chargements predominants sont la pression interne dans la cuve et les forts gradients thermiques longitudinaux et transversaux. Le critere pour pouvoir implanter le modele dans un code accident grave est sa rapidite d'execution qui ne doit pas pour autant penaliser sa precision. Pour traiter ce probleme, l'idee a ete de developper un element fini de type coque dont les proprietes mecaniques peuvent evoluer de maniere quelconque avec la temperature. Ceci a ete rendu possible en tirant parti des proprietes de la ligne des centres de flexion, appelee fibre neutre. Outre la prise en compte de l'evolution des caracteristiques mecaniques, ce nouvel element fini coque a la particularite de pouvoir fondre sans que les dimensions initiales de la structure aient a etre modifiees. A partir de cet element, nous avons elabore un programme complet pour l'etude de la tenue mecanique de la cuve. Le caractere viscoplastique du materiau a ete traite comme un chargement (donc place au second membre du systeme de resolution) et modelise par une loi de norton dont les coefficients dependent de la temperature. L'integration de la loi est explicite (loi d'euler) ce qui a necessite l'introduction de criteres limitant le pas de temps. Le critere de rupture en fluage est defini par une loi d'endommagement alors que celui de rupture plastique correspond a un depassement de la moyenne de la contrainte limite dans l'epaisseur. Nous avons ensuite valide notre modele en comparant les resultats a ceux du logiciel castem 2000 obtenus avec un maillage volumique. Finalement, nous avons couple notre modele aux codes scenarios icare2 et maap4 et effectue deux tests sur des accidents graves types. L'ensemble des resultats est tres satisfaisant tant en precision qu'en rapidite d'execution.