Mesure de champs thermomécaniques pour l'étude de la fatigue par chocs thermiques

Dans le but de mieux comprendre les phénomènes de fatigue  thermique qui ont lieu dans les systèmes de refroidissement de  centrales nucléaires, un nouveau dispositif expérimental (FLASH) a été  proposé. Cette thèse a pour objectif d'exploiter ce nouveau banc  expérimental pour réaliser et analyser des essais de fatigue thermique  à l'aide de méthodes de mesure sans contact.

Un laser de puissance  pulsé est utilisé pour imposer des flux de chaleur cycliques  d'amplitude constante en surface d'un acier inoxydable austénitique  (316L(N)). Les phénomènes thermomécaniques qui prennent place sur  cette même surface sont suivis à l'aide de deux caméras, l'une  travaillant dans le spectre infrarouge et l'autre dans le spectre  visible. Les mesures expérimentales permettent d'une part d'enrichir  le modèle numérique nécessaire à l'interprétation des essais de  fatigue, et d'autre part, de le valider en comparant les champs  cinématiques et thermiques simulés et expérimentaux.

Phénomènes de fatigue thermique

Une identification des conditions aux limites (du chargement  thermique) est réalisée à l'aide des champs de température mesurés.  Celle-ci permet d'obtenir les dimensions, la forme et la puissance du  laser. La simulation thermomécanique est ensuite lancée et permet de  prédire le comportement élastoplastique de l'acier sous la  sollicitation thermique.

Les prévisions numériques sont ensuite comparées aux mesures de champs  cinématiques obtenus par corrélation d'images numériques (CIN). Les  images acquises par les deux caméras sont exploitées pour faire des  mesures thermomécaniques 2D ou, en les combinant, faire de la  stéréocorrélation hybride. Dans les deux cas les images infrarouge  sont traitées, à l'aide de différentes méthodes, pour corriger les  évolutions de niveaux de gris qui peuvent perturber l'estimation des  champs de déplacement. L'information spatiotemporelle des simulations  est exploitée pour traiter des cas pathologiques de CIN.

Enfin les premiers résultats de fatigue FLASH sont étudiés et comparés  à des essais uniaxiaux standardisés et d'autres essais de fatigue  thermique.