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L1 L2 L3 L4
Caractérisation et modélisation des mécanismes d’endommagement de tubes composites SiC/SiC
Yang Chen1,2, Lionel Gélébart1, Michel Bornert2, Camille Chateau2
Contexte & objectifContexte industriel
Gainage du combustible nucléaire
dans les réacteurs rapides à gaz
Matériau étudié: Tube composite SiC/SiC
Essais in situ sous tomographie à rayons X
SiO2
Simulation numérique par la méthode FFT
Conclusion
Objectif: Caractérisation 3D des
mécanismes d’endommagement
Concept « sandwich »
SiC/SiC
Liner métallique
Essais in situ tomographie X
Caractérisation 3D:
Microstructure
Déformation
Fissures
Traitement
d’image
Mesure de
champs (DVC)
réfé
rence
défo
rmé
e
fissures
so
ustr
aite
Soustraction d’image
fissures
Corrélation d’image volumique
Traitement d’artefacts
fissures
Détection de fissures
Vide: propriétés nulles
Image tomographique sur le tube non-endommagé
B BBBB
ste
p1
ste
p2
ste
p3
ste
p4
ste
p5
Coupe B dans le plan rz
B
Orientation locale des fissures
Initiation & propagation des fissures
L1 L3L4L2
Valeur moyenne des contraintes principales maximales dans la phase solide
Essais in situ sous tomographie X fournissent des observations
sur les phénomènes d’endommagement en volume
Initiation des fissures
Chemin de propagation des fissures
Géométries 3D des fissures
Simulation numérique par la méthode FFT
Distribution de contrainte
Initiation des fissures
Projection selon la direction radiale
Non-linéarité Microfissuration ?
Deux familles de fissures:
Circonférentielles
Dans le plan
Fissures dans le plan
la déviation des fissures
circonférentielles
Initiation des fissures
Aux bords des torons
Propagation des fissures:
fissures circonférentielles
peuvent traverser des
torons
fissures dans le plan sont
guidées par les fibres
adjacentes
Code massivement
parallélisé
AMITEX_FFTP
Contrainte
principale
maximale
Taille de cellule d’entrée:
1993x1993x1680
6,7 milliard d’éléments
1 CEA Saclay /DEN/DMN/SRMA/LC2M; 2 Université Paris-Est, Laboratoire Navier UMR 8205, Ecole des Ponts ParisTech, IFSTTAR, CNRS UMR 8205
Fissures détectées
par la tomographie X
à la première étape
d’endommagement
Concentration de contrainte Bords des torons
Fissures détectées connectées aux zones de concentration de contrainte
Forte concentration de contrainte
liée à la microstructure du tressage
RemerciementLe travail a été soutenu par le programme du CNRS « défi NEEDS Matériaux »
Transformation
Loi élastique isotrope
Chargement : traction uniaxiale Ezz = 1%
Conditions aux limites périodiques
Bon accord
Matériau poreux, multi-échelle
Micropore
Macropore
tressage • Fibre: Hi-Nicalon S
• Matrice: SiC
• Interphase: PyC(~30nm)
Vue des constituants
Φ ≈ 5mm
matrice
fibre
interphase