Modélisation du comportement effectif de milieux hétérogènes viscoélastiques, non linéaires, vieillissants : application à la simulation du comportement des combustibles MOX

par Mohamed El Bachir Seck

Thèse de doctorat en Mécanique des solides

Sous la direction de Mihai Garajeu et de Renaud Masson.

Soutenue le 11-10-2018

à Aix-Marseille , dans le cadre de Ecole Doctorale Sciences pour l'Ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique (Marseille) , en partenariat avec LMA, Laboratoire de Mécanique et d'Acoustique (UMR 7031 ; CNRS, Ecole Centrale de Marseille, Aix-en-Provence) (laboratoire) et de Département d'étude des combustibles (CEA Cadarache) (laboratoire) .

Le président du jury était Pierre Gilormini.

Le jury était composé de Martin Lévesque, Rodrigue Largenton.

Les rapporteurs étaient Amna Rekik, Florence Dinzart.

mots clés

• Homogénéisation
• Comportement effectif
• Milieux hétérogènes
• Viscoélasticité non linéaire
• Vieillissement
• Combustible MOX
• Mécanique
• Viscoélasticité
• MOX (combustibles nucléaires)

Résumé

La prévision du comportement mécanique macroscopique de matériaux hétérogènes à partir des propriétés de leurs constituants est possible pour diverses classes de comportement (élastique, viscoélastique, etc) et ce, grâce à la théorie de l'homogénéisation. Néanmoins l'extension de cette théorie pour des matériaux possédant un comportement viscoélastique non linéaire (ou élasto-viscoplastique) reste une question ouverte à laquelle nous nous attaquons dans ce travail afin de prédire le comportement macroscopique des combustibles oxydes mixtes uranium-plutonium (MOX) utilisés dans les réacteurs nucléaires à eau sous pression (REP) français. Dans cette optique des solutions analytiques et purement nunériques ont été obtenues et le modèle retenu est utilisé pour simuler le comportement des combustibles

mots clés

• Homogenization
• Effective behaviour
• Heterogeneous materials
• Nonlinear viscoelasticity
• Aging materials
• MOX fuel

Titre traduit

Modeling the effective behavior of viscoelastic, nonlinear, aging heterogeneous media : application to the simulation of the behavior of MOX fuels

Résumé

The prediction of the macroscopic mechanical behavior of heterogeneous materials from the properties of their constituents is possible for various classes of behavior (elastic, viscoelastic, etc.) thanks to the theory of homogenization. Nevertheless, the extension of this theory for materials with a non-linear (or elasto-viscoplastic) viscoelastic behavior remains an open question that we are tackling in this work in order to predict the macroscopic behavior of uranium-plutonium (MOX) mixed oxide fuels used in french pressurized water reactors (PWRs). From this perspective analytical and purely numerical solutions have been obtained and the model adopted is used to simulate the behavior of fuels.