Contribution à l’analyse de l’intégrité des structures sous sollicitations extrêmes - HDR de l'INSA Lyon Access content directly
Habilitation À Diriger Des Recherches Year : 2024

Contribution à l’analyse de l’intégrité des structures sous sollicitations extrêmes

Abstract

Dans ce manuscrit, je résume les travaux que j’ai co-encadrés en tant qu’enseignant chercheur à l’INSA de Lyon au sein de l’équipe MécanIque MultiÉchelle pour les SolIdeS du Laboratoire de Mécanique des Contacts et des Structures. Ces travaux contribuent à répondre aux enjeux sociétaux liés à l’intégrité des structures sous sollicitations extrêmes. Le terme intégrité se rapporte à des phénomènes pouvant conduire à la défaillance d’un composant (par flambage, localisation des déformations, rupture ductile) ou d’un assemblage (perte d’efficacité due à des déformations irréversibles). Le terme extrême se rapporte à des conditions de chargement complexe (chargements mécaniques multi-axiaux, thermomécanique, environnement oxydant) conduisant à une réponse de la structure qui est fortement dépendante de couplages entre plusieurs physiques (thermique, élasto-visco-plasticité, transformations métallurgiques). Nous répondons à ces problématiques par le développement de simulateurs expérimentaux à façon, par le développement d’une instrumentation multimodale adaptée, et par un fort dialogue entre les résultats expérimentaux et la modélisation des phénomènes mis en jeu. La sûreté nucléaire est un des enjeux traités dans ce manuscrit. Nous nous sommes intéressés au comportement des gaines en alliage de zirconium, première barrière de sécurité contenant les combustibles, dans les conditions d’accidents dimensionnant les réacteurs à eau pressurisée. Le ballonnement des gaines pendant l’accident peut conduire à limiter l’efficacité des solutions de mitigation de l’accident. Nos contributions résident principalement dans l’identification du comportement au fluage des gaines en prenant en compte les transitoires thermiques et mécaniques, les transformations métallurgiques induites, l’état initial de la gaine oxydée lors de son fonctionnement et l’effet de l’environnement oxydant. Dans le cadre du développement des réacteurs de quatrième génération, certains composants du réacteur sont soumis à des pressions externes et des températures nécessitant un dimensionnement au flambage par fluage. Nous avons développé, implémenté et validé expérimentalement un critère de flambage de structures épaisses élasto-visco-plastiques. La rupture ductile des alliages métalliques est un autre mode de ruine qu’il faut maı̂triser pour répondre à des enjeux de fabrication (procédés de mise en forme) ou des enjeux de dimensionnement de structures susceptibles de résister à des chocs. Compte tenu de la complexité des trajets de déformation induite par la localisation des déformations qui précède la rupture ductile, nous démontrons la nécessité de choisir et d’identifier proprement le comportement plastique de l’alliage métallique en déformations finies (critère de plasticité, anisotropie, loi d’écrouissage) avant de proposer des critères de rupture. Nous alimentons les discussions autour de l’importance de la prise en compte du troisième invariant des contraintes dans les critères de rupture. Enfin, le manuscrit présente le projet de recherche mené actuellement sur la maı̂trise de l’état résiduel des pièces issues des procédés de fabrication additive Directed Energy Deposition. Il s’agit, en amont de la fabrication, de proposer des outils de fabrication assistée par ordinateur dans le but de régler les paramètres procédé. Il s’agit ensuite de proposer un monitoring in-operando pour détecter d’éventuelles déviations du process et de les corriger en cours de fabrication par l’implémentation d’une boucle de rétroaction.
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tel-04561177 , version 1 (26-04-2024)

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  • HAL Id : tel-04561177 , version 1

Cite

Nicolas Tardif. Contribution à l’analyse de l’intégrité des structures sous sollicitations extrêmes. Mécanique des structures [physics.class-ph]. Institut National des Sciences Appliquées de Lyon; Université Claude Bernard Lyon 1, 2024. ⟨tel-04561177⟩
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