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.