Couplage fin de modèles de ruine ductile et fragile pour la simulation de la transition : transfert de l'éprouvette à la structure

Dans le cadre du dossier de prolongement de la durée de vie des centrales nucléaires françaises, EDF, en tant qu'exploitant, doit s'assurer de la sûreté des installations. Cela passe notamment par l'exclusion de tout risque de rupture brutale de la cuve ainsi que des tuyauteries du circuit primaire agissant comme deuxième barrière de confinement. L'approche locale de la rupture apparaît comme un outil approprié pour la démonstration de l'absence de risque de rupture, notamment en permettant la prise en compte de différents mécanismes de rupture ainsi que les effets de géométrie, de taille, ou de longueur de fissure sur le clivage. Les travaux de thèse se concentrent sur la modélisation du couplage entre l'endommagement ductile et la rupture fragile. Ils s'appuient sur deux bases expérimentales : la première sur l'acier ferritique A533 (18MND5) composée d'un grand nombre d'éprouvettes de différentes géométries (AE, CT, SENT, DP) couvrant toute la zone de transition permet la mise en place de la méthodologie. La deuxième sur l'acier ferritique WB36 (15NiCuMoNb5) composée d'essais sur éprouvettes et structures (tuyaux de grande taille avec défauts) permet de valider les modèles fragiles et ductiles ainsi que le couplage en s'assurant de la transférabilité de l'éprouvette à la structure.L'avancée de fissure ductile est modélisée grâce au modèle GTN non-local représentant les différentes étapes de germination, croissance des vides et rupture. Une étude numérique complète a permis l'amélioration de la robustesse et de la fiabilité des calculs, tandis que la comparaison aux résultats expérimentaux a conduit à l'introduction d'une nouvelle forme de germination dépendant du paramètre de Lode. Le modèle a été identifié puis validé sur éprouvettes avant d'être appliqué de manière satisfaisante aux essais de flexion sur tuyaux de grande dimension.D'autre part, le mécanisme de rupture fragile par clivage est étudié grâce au modèle de Beremin. Une méthodologie de calcul de la contrainte de Weibull basée sur l'obtention d'un champ de contraintes convergé au sens du maillage a été mise en place. L'identification des deux paramètres du modèle réalisée sur éprouvettes montre que le facteur de forme m est constant avec la température tandis que la contrainte caractéristique σ_u augmente avec celle-ci.Enfin, la mise en place du couplage entre l'endommagement ductile et la rupture fragile se fait en deux étapes: dans un premier temps, l'endommagement ductile est modélisé grâce au modèle GTN non-local permettant d'évaluer l'évolution de la porosité. Un filtre sur le champ de contraintes et de déformations consistant à réaliser un calcul de Gurson local à porosité imposée est ensuite appliqué afin de pouvoir finalement appliquer le modèle de Beremin. Cette démarche permet d'évaluer la probabilité de rupture fragile par clivage en présence de déchirure ductile sur éprouvettes et structures.