Nucléation de fissure en présence de couplages thermiques et thermoporomécaniques
Auteur / Autrice : | Yassine Aderkaoui |
Direction : | Luc Dormieux, Eric Lemarchand |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Structures et Matériaux |
Date : | Soutenance le 30/03/2022 |
Etablissement(s) : | Marne-la-vallée, ENPC |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Sciences, Ingénierie et Environnement |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Laboratoire Navier (Paris-Est) |
Jury : | Président / Présidente : Véronique Lazarus |
Examinateurs / Examinatrices : Luc Dormieux, Eric Lemarchand, Laurent Jeannin, Benoît Bary, Darius Seyedi | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Laurent Jeannin, Benoît Bary |
Mots clés
Résumé
Dans ce document, nous abordons la problématique de la nucléation de fissure dans les matériaux lorsque le chargement est d’origine thermique. Dans un premier temps, le couplage thermoélastique est présenté, notamment dans le cadre de l’analyse du choc thermique. On élargit ensuite le spectre de l’analyse proposée au cadre des couplages thermo-poroélastiques. La démarche présentée est enfin appliquée à la problématique industrielle de la nucléation potentielle de fissures induite par le dégagement de chaleur des colis de déchets radioactifs. L’idée principale consiste à traduire la nucléation à travers un bilan entre l’état juste avant la nucléation et l’état défini par la fissure nucléée stable. Cette stratégie permet de s’affranchir de la modélisation d’un endommagement progressif conduisant à la formation de la fissure stable. Le critère d’évaluation de la nucléation de fissure adopté est le critère énergétique proposé par T. Carlioz qui porte sur la grandeur énergétique du taux de restitution d’énergie incrémental. Sur le plan thermodynamique, la nucléation d’une fissure est abordée dans le cadre d’une évolution adiabatique non-drainée, cohérent avec le caractère brutal de ce phénomène. Dans cette logique, l’énergie interne apparaît comme la grandeur pertinente pour effectuer le bilan d’énergie potentielle sur lequel s’appuie le calcul du taux de restitution d’énergie incrémental. Plusieurs illustrations de la démarche proposée sont présentées tout au long de ce mémoire, en particulier dans la cadre de l’analyse d’un chargement lié à un choc thermique. L’application au dégagement de chaleur des colis de déchets radioactifs dans l’environnement immédiat des alvéoles de stockage propose une analyse critique de la potentielle nucléation de fissure selon que l’on considère un critère de nucléation s’appuyant, en présence de couplages thermo-poroélastiques, sur un état de traction dans la configuration initiale défini en contrainte totale ou en contrainte effective.