Modèle réduit de contact appliqué à l'intégration temporelle explicite d'un composant de réacteur nucléaire soumis à de large rotations et à des impacts frictionnels

Ce travail répond au besoin de simulations dynamiques précises pour prédire les vibrations non linéaires de la manchette thermique dans une cuve de réacteur. La prédiction précise de l'usure nécessite des simulations qui fournissent des données d'impact très localisées. Alors que la modélisation de corps flexibles soumis à des mouvements de corps flexibles soumis à des mouvements de corps rigides est bien établie, l'incorporation des impacts frictionnelles reste un défi.Les méthodes traditionnelles utilisant des techniques basées sur les impulsions ne fournissent pas de données suffisamment localisées sur les efforts de contact dans le cas de large tâches de contact. Ce travail a donc recours à des méthodes d'intégration temporelle explicite avec de petits pas de temps combinés à la méthode de pénalité pour le traitement des chocs.Le travail effectué a consisté en un examen détaillé de l'intégration temporelle pour l'équation d'Euler-Newton généralisée, en commençant par les grandes rotations et la dynamique des corps rigides en utilisant des intégrateurs dérivés de la famille de Newmark. Ces derniers ont été testés à l'aide d'études de cas hamiltoniens. L'intégration simultanée des vibrations élastiques et de grandes rotations est ensuite étudiée à l'aide de deux formalismes différents, tous deux basés sur la décomposition sur base modale.La première approche, la théorie linéaire de l'élastodynamique (LTE), traite les vibrations élastiques et les mouvements de corps rigides de manière indépendante, le couplage ne se produisant que pendant les chocs. Le second formalisme inclut un couplage dépendant du temps entre le mouvement de référence et les vibrations élastiques, modélisé à l'aide du nouvel algorithme CDIN. Une comparaison qualitative des deux approches montre que le LTE est nettement plus rapide. De plus, la dérive énergétique occasionnée par le découplage est jugée acceptable pour des poutres peu élancées comme la manchette thermique.La phase suivante se concentre sur la modélisation du contact conique entre la manchette thermique et l'adaptateur à l'aide de la méthode de pénalité.Une étude paramétrique basée sur des calculs statiques par éléments finis a permis de formuler analytiquement les forces de contact.La dernière partie de l'étude a consisté à simuler le comportement en service de la manchette thermique, à recalibrer le modèle pour qu'il corresponde aux données expérimentales et à calculer l'énergie d'usure sur les surfaces en contact.