Etude de la résistance à la propagation de fissures dans des tubes minces en aciers nano-renforcés ODS
Auteur / Autrice : | Boualem Rais |
Direction : | Jacques Besson |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Mécanique |
Date : | Soutenance le 12/12/2023 |
Etablissement(s) : | Université Paris sciences et lettres |
Ecole(s) doctorale(s) : | Ecole doctorale Ingénierie des Systèmes, Matériaux, Mécanique, Énergétique (Paris) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : ENSMP MAT. Centre des matériaux (Evry, Essonne) |
établissement de préparation de la thèse : École nationale supérieure des mines (Paris ; 1783-....) | |
Jury : | Président / Présidente : Gubeljak Nenad |
Examinateurs / Examinatrices : Jacques Besson, Mohamed Haboussi, Sylvain Calloch, Sylvain Leclercq, Jérôme Garnier, Elodie Pons | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Mohamed Haboussi, Sylvain Calloch |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Mots clés libres
Résumé
Les aciers renforcés par dispersion d'oxydes (Aciers ODS) sont envisagés pour le gainage combustible des réacteurs de 4ème génération, mais leur ductilité est limitée. Il est donc essentiel de caractériser leur ténacité pour dimensionner correctement les composants de gainage et garantir leur bon fonctionnement.Cependant, la mesure de la ténacité des alliages ductiles nécessite l'utilisation d'éprouvettes suffisamment épaisses selon le front de fissure pour assurer des conditions de confinement plastique et de triaxialité maximale. Les tubes minces étudiés (10.73 mm de diamètre externe, 0.5 mm d'épaisseur) ne répondent pas à ces conditions. Leur ténacité peut donc dépendre à la fois du matériau et de sa géométrie.Des essais de ténacité ont déjà été réalisés au CEA sur des aciers ODS, mais avec des éprouvettes prélevées sur des produits semi-finis (barres). Les étapes finales de fabrication induisent une modification irréversible de la microstructure des tubes ODS, justifiant, avec la faible épaisseur des composants, la nécessité de les caractériser dans leur géométrie finale.L'étude vise à développer des essais de ténacité pour caractériser la résistance à la propagation de fissure dans des tubes minces, en particulier pour les gaines de combustible en aciers ODS. Un dialogue entre l'expérience et la simulation par éléments finis a été utilisé pour atteindre cet objectif.Pour cela, des essais de traction sur tuiles et anneaux ont caractérisé le comportement mécanique des matériaux à différentes températures, et ces données ont été utilisées dans les simulations par éléments finis des essais de ténacité sur les tubes étudiés. Les simulations ont également permis de déterminer les fonctions géométriques nécessaires pour calculer les composantes élastiques et plastiques de l'intégrale J. Deux essais ont été comparés, numériquement et expérimentalement, avant de sélectionner le mieux adapté pour mesurer la ténacité des gaines de combustible à température ambiante et à haute température.