Modélisation micromécanique du comportement viscoplastique d'un polycristal : application au durcissement d'un acier irradié

Résumé: Cette thèse s'inscrit dans le cadre des recherches menées par l'Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN) sur les cuves des Réacteurs à Eau Pressurisée (REP). L'irradiation neutronique entraîne des  modifications des propriétés mécaniques de la cuve, notamment un durcissement et une fragilisation. Ces changements provoquent un décalage de la température de transition ductile-fragile, réduisant ainsi la marge de sécurité vis-à-vis du risque de rupture brutale de la cuve, en particulier lors d'un Accident de Perte de Réfrigérant Primaire (APRP). L'objectif principal de cette thèse est d'améliorer la modélisation du comportement mécanique des aciers de cuve irradiés en développant un nouveau modèle viscoplastique à l'échelle du polycristal. Une loi de plasticité cristalline spécifique aux aciers irradiés est élaborée à l'échelle du monocristal. L'extension de cette approche à l'échelle du polycristal se fait ensuite par homogénéisation, en utilisant soit des calculs en champs complets, soit des calculs en champs moyens. Dans un premier temps, la problématique et la démarche générale sont exposées. Ensuite, la loi de plasticité cristalline est décrite à travers ses différentes équations de comportement. Puis, plusieurs campagnes de simulations utilisant des transformées de Fourier rapides (FFT) sont menées, confrontant les résultats aux données expérimentales et explorant les champs locaux. Par la suite, les résultats obtenus par homogénéisation via des approximations en champs moyens et par simulations FFT sont comparés. Les approximations en champs moyens reposent sur des méthodes d'homogénéisation non linéaires, où les déformations élastiques et plastiques sont traitées séparément, avec des schémas allant des approches simples de Taylor et Sachs aux schémas auto-cohérents plus récents, tels que le Fully Optimized Second-Order (FOSO), basé sur le concept de milieu linéaire de comparaison. Enfin, des calculs exploratoires sont réalisés avec la méthode FOSO pour étudier le couplage des déformations élastiques et plastiques dans l'homogénéisation en champs moyens, ainsi que pour proposer une approche homogénéisée alternative fondée sur une décomposition en ondes planes.

Jury

• Mr Stéphane Berbenni, CNRS, LEM3 (président),
• Mr Ricardo Lebensohn, LANL (rapporteur),
• Mr Olivier Castelnau, CNRS, PIMM (rapporteur),
• Mme Amna Rekik, Université d'Orléans (examinatrice),
• Mr Ghiath Monnet, EDF R&D (examinateur),
• Mr Mihail Garajeu, AMU, LMA (directeur de thèse),
• Mr Martin I. Idiart, UNLP (co-directeur de thèse),
• Mr Pierre-Guy Vincent, IRSN (co-encadrant de thèse).

La soutenance de thèse de Mr Loic Chaix est prévue le mercredi 13 novembre à 14h00 - amphithéâtre du LMA

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