Modélisation de l'essai Charpy par l'approche locale de la rupture : Application au cas de l'acier 16MND5 dans le domaine de transition

Numerical modelling of Charpy-V notch test by local approach to fracture. Application to an A508 steel in the ductile-brittle transistion range

• Auteur / Autrice : Benoît Tanguy
• Direction : André Pineau, Roland Piques
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et génie des matériaux
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Paris, ENMP

Mots clés

Mots clés libres

Aciers ferritiques

élément fini

Fractographie

Recristallisation

Rupture

Résumé

Les aciers ferritiques présentent une transition du mode de rupture passant progressivement d'une rupture fragile (clivage) à une rupture ductile lorsque la température augmente. Le suivi du décalage de la température de transition des aciers de cuve par l'établissement de courbes de résilience, fait de l'essai Charpy une partie intégrante du programme de surveillance des centrales nucléaires françaises à eau sous pression. Malgré les avantages qui lui sont propres notamment son faible coût, l'essai Charpy ne permet pas d'obtenir directement une grandeur qui caractérise la résistance à la propagation d'un défaut de type fissure, comme la ténacité, utilisée pour qualifier l'intégrité mécanique d'une structure. Cette étude contribue à l'établissement du passage résilience-ténacité dans le domaine de transition de l'acier de cuve 16MND5 à partir d'une approche non-empirique basée sur l'approche locale de la rupture. La rupture fragile est décrite par le modèle de Beremin (1983), qui permet de décrire la dispersion inhérente à ce mode de rupture. La description de la déchirure ductile est réalisée par le modèle GTN (1984) et le modèle de Rousselier (1986). Ce dernier modèle a été modifié afin d'obtenir une description réaliste de l'endommagement ductile dans le cas de sollicitations rapides et d'échauffements locaux. A partir des essais de résilience en conditions quasi-statiques et dynamiques, il a été notamment mis en évidence que cet acier ne présentait pas de décalage important de sa courbe de résilience dû à l'effet de vitesse. Dans le domaine de la transition, des échauffements locaux de l'ordre de 150 ʿC ont été mesurés en fond d'entaille, ainsi que des déformations plastiques supérieures à 100%. L'application de la méthodologie proposée permet de décrire les données de résilience jusqu'à des énergies moyennes de l'ordre de 70 J, englobant les indices TK28 et TK68 Au delà, il faut légèrement modifier le modèle de Beremin en introduisant une dépendance apparente de la contrainte de clivage avec la température. D'autre part, l'évolution de la ténacité peut être décrite jusqu'à des valeurs moyennes de 170 Mpa√m sans introduire de dépendance de la contrainte de clivage avec la température.