Approche locale : fissuration a haute temperature dans un acier inoxydable austenitique sous chargements thermomecaniques. simulations numeriques et validations experimentales

par Dominique Poquillon

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de André Pineau.

Soutenue en 1997

à Paris, ENMP .

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Résumé

Pour l'analyse des structures fissurees, habituellement, les regles bien etablies de l'approche globale de la rupture sont utilisees. Une methode plus physique pour aborder ces problemes repose sur l'approche locale. C'est la voie que nous avons choisie dans cette etude pour simuler l'amorcage et la propagation de fissures intergranulaires de fluage. Ce type d'endommagement peut se developper dans les composants des reacteurs a neutrons rapides en acier inoxydable de type 316 l et sollicites a haute temperature. Nous nous interessons aux methodes couplant partiellement comportement et endommagement pour modeliser la fissuration sous des chargements thermomecaniques varies. Un modele reposant sur une identification metallurgique de l'endommagement et des calculs elements finis constituent la base de nos simulations. Les resultats de celles-ci sont compares aux donnees experimentales existantes. Le fluage et la fatigue-fluage sont etudies sur differentes geometries d'eprouvette : eprouvette compact tension, eprouvettes axisymetriques entaillees testees en isotherme (600c), tubes avec defaut circonferentiel testes sous chocs thermiques. Les techniques du remaillage adaptatif et du relachement de noeuds sont alternativement utilisees et comparees. Afin de mieux comprendre les effets de la triaxialite des contraintes sur l'endommagement intergranulaire de fluage, de nouveaux essais sont definis et realises sur des eprouvettes tubulaires minces avec entaille, sollicitees en torsion en fluage. Ces essais isothermes (600c) en mode ii mettent en evidence un fort endommagement intergranulaire et un amorcage de fissure. Les champs d'endommagement calcules sont compares aux observations experimentales. Le bon accord entre les simulations numeriques et les divers resultats experimentaux montrent que le critere de rupture utilise peut ameliorer la determination de la duree de vie des composants sujets a de l'endommagement intergranulaire de fluage.

Titre traduit

Local approach : fracture at high temperature in an austenitic stainless steel submitted to thermomechamical loadings. Calculations and experimental validations

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