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

Cette thèse concerne le vieillissement de la cuve dans les réacteurs nucléaires à eau pressurisée et est liée à la question de la stratégie scientifique de l'IRSN intitulée « Comment évaluer de manière réaliste l'impact sur la sûreté des évolutions des caractéristiques des installations sur toute leur durée de vie ? ». Durant sa vie en réacteur, la cuve reçoit une dose d'irradiation neutronique suffisamment importante pour générer des défauts cristallins dans sa microstructure (boucles de dislocations et amas de solutés [Churier-Bossenec et al., 2011]). Une modification de son comportement mécanique est observée avec un durcissement et une fragilisation [Hure et al, 2015]. L'objectif est de proposer un nouveau modèle de comportement mécanique en viscoplasticité à l'échelle du polycristal, capable d'utiliser une loi de comportement cristalline (dans les grains) pour aciers de cuve irradiés.

Le premier point du programme de thèse consiste à implémenter la loi de plasticité cristalline (à base physique, dédiée aux aciers de cuve irradiés et basée sur [Monnet et al., 2019]) dans un code de calcul à base de transformées de Fourier rapides appelé «CraFT» (développé au LMA, [Suquet et al., 1998]). Le deuxième point consiste à mener avec CraFT une campagne de simulations «en champs complets» sur des microstructures polycristallines (utilisation des moyens de calcul du LMA) et de comparer les résultats numériques obtenus avec des résultats expérimentaux (essais de traction existants). Le troisième point consiste à établir un nouveau modèle de comportement à l'échelle du polycristal sur la base du modèle d'homogénéisation appelé «Fully Optimized Second-Order» (FOSO) de [Ponte Castañeda, 2015].

L'implémentation de la loi de plasticité cristalline dans CraFT a été effectuée (en langage C). La loi de plasticité a été calibrée, au travers de plusieurs paramètres (correspondant à des quantités difficilement mesurables). Deux études de convergence ont été menées (discrétisation spatiale et nombre de grains). La validation de la loi a été effectuée en confrontant des résultats issus d'une campagne de simulations sur CraFT à des résultats expérimentaux, pour quatre valeurs de température et trois familles d'état d'irradiation. L'implémentation de l'approche FOSO en langage C a été effectuée (point dur de la thèse) et sa validation est faite en retrouvant des résultats issus de la littérature. Actuellement, l'intégration de la loi cristalline dans l'approche FOSO est en cours (difficultés numériques dues à la forme de la loi de plasticité cristalline utilisée).