Figure 8.12 – Proportion de la d´eformation dˆue `a la d´ecoh´esion dans la d´eformation totale de l’agr´egat en fonction de la valeur du seuil de d´ecoh´esion.
proposent d’introduire une d´ependance de la courbe de traction de la zone coh´esive (pr´esent´ee `a la figure 4.27) `a un param`etre de chargement ˙λ caract´erisant la vitesse de sollicitation. Ce type de formulation pourrait permettre de nous rapprocher des niveaux de d´eformations totales pour lesquels le d´ebut de la d´ecoh´esion est observ´e exp´erimentalement.
L’analyse de ces premiers calculs de d´ecoh´esion a permis de mettre en avant les possibilit´es offertes par l’utilisation de zones coh´esives pour la mod´elisation du comportement intergranulaire tout en soulevant les difficult´es, principalement num´eriques, li´ees `a l’utilisation de ces mod`eles. Nous allons maintenant revenir sur les conclusions `a tirer de cette ´etude, ainsi que sur les perspectives qu’elle offre.
8.3
Conclusions
8.3.1 Bilan des simulations de d´ecoh´esion
La mod´elisation du comportement m´ecanique des joints de grains dans le polycristal d’UO2 a ´et´e abord´ee au cours de ce chapitre. Notre objet ici est avant tout de d´emontrer l’int´erˆet et la faisabilit´e d’une telle mod´elisation, pour laquelle les zones coh´esives s’av`erent remarquablement adapt´ees du fait de la connaissance a priori du trajet de la fissuration intergranulaire.
Les premiers r´esultats de simulation prouvent la capacit´e du mod`ele `a repr´esenter fid`element des ph´enom`enes complexes d’int´eraction entre glissement et d´ecoh´esion, notamment au niveau des joints triples. Des difficult´es num´eriques ont jusqu’ici limit´e notre analyse des simulations. Nous avons associ´e ces difficult´es `a la perte de rigidit´e du VER, mais d’autres pistes pourront ˆetre investigu´ees `a l’avenir4
Des indicateurs ont ´et´e mis en place pour comparer la r´eponse de notre mod`ele de d´ecoh´esion aux mesures exp´erimentales, notamment dans le but de quantifier la contribution de la d´ecoh´esion intergranulaire `a la d´eformation totale du combustible. Le fait de se limiter `a la mod´elisation d’un
4. En particulier, des instabilit´es num´eriques peuvent apparaˆıtre dans certaines situations o`u l’´energie de fissur- ation dissip´ee par la zone coh´esive est inf´erieure `a l’´energie ´elastique emmagasin´ee par la structure. Les sauts de solutions qui r´esultent de ces instabilit´es peuvent ˆetre trait´es par une approche dynamique du probl`eme.
m´ecanisme de fissuration instantan´e ne permet pas de reproduire les r´esultats d’essais r´ealis´es sur l’UO2 de fa¸con satisfaisante, et, pour cette raison, la mise en oeuvre de ce mod`ele de d´ecoh´esion ne sera pas ´etendue `a l’´etude de la r´eponse du polycristal d’UO2 soumis `a une sollicitation de type irradiation en rampe de puissance, telle que nous la proposerons au chapitre suivant. N´eanmoins, quelques perspectives pour am´eliorer ce mod`ele ont d´ej`a ´et´e ´evoqu´ees au cours de l’´etude, et vont ˆetre reprises au paragraphe suivant.
8.3.2 Perspectives pour la mod´elisation du comportement intergranulaire
Comme nous l’avons d´ej`a ´evoqu´e au paragraphe , la formulation de notre mod`ele ne nous permet pas de param´etrer ind´ependamment le seuil de d´ecoh´esion et l’´energie de fissuration. Il serait int´eressant de r´e´ecrire le mod`ele de d´ecoh´esion de fa¸con `a disposer de trois param`etres ind´ependants :
– la raideur ´elastique Kn, dont la valeur est fonction du raffinement du maillage et des pro- pri´et´es ´elastiques intragranulaires ;
– le seuil de d´ecoh´esion, qui peut ˆetre estim´e `a partir d’une simulation sans d´ecoh´esion telle que celle pr´esent´ee dans ce chapitre ;
– l’´energie de fissuration, pour laquelle nous disposons d’une premi`ere estimation [Vincent 07]. Comme nous l’avons d´ej`a ´evoqu´e au paragraphe 8.2.3, la mod´elisation des ph´enom`enes de d´ecoh´esion intergranulaire observ´es exp´erimentales n´ecessite de tenir compte des ph´enom`enes d’en- dommagement diff´er´e des joints de grains par des m´ecanismes de cavitation dans la formulation du mod`ele de zones coh´esives.
A plus long terme, la prise en compte des effets de l’irradiation sur le comportement des joints de grains est une ´etape indispensable pour la mod´elisation du polycristal d’UO2. La pr´esence de produits de fission gazeux dans les cavit´es intergranulaires peut en particulier acc´el´erer les m´ecanismes d’endommagement d´ecrits pr´ec´edemment en mettant les joints de grains en traction. Ce travail de mod´elisation doit ˆetre accompagn´e par une caract´erisation plus compl`ete des effets de l’irradiation sur le comportement m´ecanique des joints de grains. A ce titre, une premi`ere ´etude exp´erimentale effectu´ee par [Balland 07] met en ´evidence l’influence des produits de fission sur les m´ecanismes de rupture du combustible.
Chapitre 9
Mod´elisation d’une rampe de
puissance
Ce chapitre vise `a proposer des ´el´ements de discussions concernant l’apport d’une approche microm´ecanique pour la mod´elisation du comportement de l’UO2 au cours d’une irradiation en rampe de puissance. Il s’agit `a la fois de v´erifier le mod`ele d’agr´egat d´evelopp´e dans ce m´emoire et d’illustrer son apport dans un cas industriel.
La m´ethode retenue consiste `a g´en´erer un historique de sollicitations thermo-m´ecanique `a partir du r´esultat d’un calcul macroscopique r´ealis´e avec l’application alcyone, et `a appliquer cet historique comme chargement pour le VER polycristallin. Le comportement effectif de ce dernier est compar´e aux r´esultats d’alcyone `a titre de v´erification. Les distributions de contraintes locales, analys´ees dans le mˆeme esprit que l’´etude pr´esent´ee au chapitre 5, permettent de d´ebattre des cons´equences de la prise en compte de la microstructure du combustible du point de vue m´ecanique sur le comportement des produits de fission.
Sommaire
9.1 Positionnement du probl`eme . . . 180
9.1.1 D´efinition d’un chargement `a partir des r´esultats d’ALCYONE . . . 180 9.1.2 Cas du comportement ´elastique monocristallin . . . 183