1. Problème de référence#

Il s’agit d’un barreau cylindrique en fluage.

1.1. Géométrie#

_images/Shape1.gif

Figure 1.1-a: Géométrie et chargement du problème de référence

Il s’agit d’un cylindre de hauteur \(H=1.0m\) , et de rayon \(R=1.0m\) .

Le carré en gras correspond à la modélisation axisymétrique utilisée au [§3].

1.2. Propriétés de matériaux#

Les propriétés matériaux sont décrites par les paramètres suivants:

Pour le calcul thermo-métallique

(Zircaloy)

\(\rho {C}_{p}=2000000{\mathit{J.m}}^{-3.}°{C}^{-1}\)

\(\lambda =9999.9{\mathit{W.m}}^{-1.}°{C}^{-1}\)

Coefficients pour la métallurgie:

\(\mathit{teqd}=809°C\) , \(K=1.135{E}^{-2}\) , \(n=2.187\)

\(\mathit{t1c}=831°C\) , \(\mathit{t2c}=0.\) , \(\mathit{qsr}=14614\) , \(\mathit{Ac}=1.58E-4\)

\(m=4.7\) , \(\mathit{t1r}=949,1°C\) , \(\mathit{t2e}=0.\) , \(\mathit{Ar}=-5.725\) , \(\mathit{Br}=0.05\)

Pour le calcul thermo-métallo-mécanique

  • Module d’Young: \(E=200000\mathit{Pa}\)

  • Coefficient de Poisson: \(\nu =0.3\)

Définition des caractéristiques élastiques, de dilatation et de limites d’élasticité pour la modélisation d’un matériau subissant des transformations métallurgiques:

  • \({T}_{\mathit{ref}}=800°C\)

  • Coefficient de dilatation thermique moyen des phases froides: \({\alpha}_{f}(T)=0\)

  • Coefficient de dilatation thermique moyen de la phase chaude: \({\alpha}_{\gamma}(T)=0\)

  • Température de définition du coefficient de dilatation: \({T}_{\gamma}=800°C\)

  • Choix de la phase métallurgique de référence: chaude

  • Déformation de la phase non de référence par rapport à la phase de référence à la température \({T}_{\mathit{ref}}\) : \(\Delta \varepsilon =0\)

  • Limite d’élasticité de la phase froide 1 pour un comportement visqueux: \({F}_{{\mathit{sigm}}_{f}}(T)=0\)

  • Limite d’élasticité de la phase froide 2 pour un comportement visqueux: \({F}_{{\mathit{sigm}}_{f}}(T)=0\)

  • Limite d’élasticité de la phase chaude pour un comportement visqueux: voir [Figure 1.2-a]

_images/10000201000001B50000018D6EF9DA5F2D5BF677.png

Figure 1.2.-a: Limite d’élasticité de la phase chaude pour un comportement visqueux

  1. Fonction utilisée pour la loi de mélange sur la limite d’élasticité du matériau multiphasé pour un comportement visqueux: \(f\)

_images/10000201000001B90000018DEF50D3C942FF1EAE.png

Figure 1.2-b: Loi de mélange

Définition des modules d’écrouissage utilisés dans la modélisation du phénomène d’écrouissage isotrope linéaire d’un matériau subissant des changements de phases métallurgiques:

  1. Pente de la courbe de traction pour la phase froide 1

_images/10000201000002C20000018D39182F1A56C4E9E9.png

Figure 1.2-c: Courbe de traction pour la phase froide 1

  • Pente de la courbe de traction pour la phase froide 2:

\(f(T)=0\)

  • Pente de la courbe de traction pour la phase chaude:

\(f(T)=0\)

Définition des paramètres visqueux de la loi de comportement viscoplastique avec prise en compte de la métallurgie:

  1. Paramètre \(\eta\) de la loi d’écoulement viscoplastique, pour la phase froide 1

_images/10000201000001C50000018D824885AB32BD330D.png

Figure 1.2-d: Paramètre \(\eta\) de la loi d’écoulement viscoplastique, pour la phase froide 1

  1. Paramètre \(\eta\) de la loi d’écoulement viscoplastique, pour la phase froide 2

_images/10000201000001CB0000018DC7E823325EFA0793.png

Figure 1.2-e: Paramètre \(\eta\) de la loi d’écoulement viscoplastique, pour la phase froide 2

  • Paramètre \(\eta\) de la loi d’écoulement viscoplastique, pour la phase chaude:

\(f(T)=0\)

  • Paramètre \(n\) de la loi d’écoulement viscoplastique, pour la phase froide 1:

\(f(T)=5.76\)

  • Paramètre \(n\) de la loi d’écoulement viscoplastique, pour la phase froide 2:

\(f(T)=2.94\)

  • Paramètre \(n\) de la loi d’écoulement viscoplastique, pour la phase chaude:

\(f(T)=1.0\)

  • Paramètre \(C\) relatif à la restauration d’écrouissage d’origine visqueuse, pour la phase froide 1:

\(f(T)=13.70539827\)

  • Paramètre \(C\) relatif à la restauration d’écrouissage d’origine visqueuse, pour la phase froide 2:

\(f(T)=0\)

  • Paramètre \(C\) relatif à la restauration d’écrouissage d’origine visqueuse, pour la phase chaude :

\(f(T)=0\)

  • Paramètre \(m\) relatif à la restauration d’écrouissage d’origine visqueuse, pour la phase froide1:

\(f(T)=5.76\)

  • Paramètre \(m\) relatif à la restauration d’écrouissage d’origine visqueuse, pour la phase froide2:

\(f(T)=1.0\)

  • Paramètre \(m\) relatif à la restauration d’écrouissage d’origine visqueuse, pour la phase chaude:

\(f(T)=1.0\)

1.3. Conditions aux limites et chargements#

La base du cylindre est bloquée suivant \(y\) :

\(\mathit{Uy}=0\) sur la base du cylindre

Une force de traction \(F=25N\) est imposée sur le haut du cylindre

La température est imposée sur tout le cylindre pour \(t=\mathrm{120s}\) .

\(T(x,y,120)=800°C\)

1.4. Conditions initiales#

Les variables suivantes sont initialisées:

  • \(T(x,y,0)=800°C\)

  • \(\mathit{V1}(x,y,0)=1.0\)

  • \(\mathit{V2}(x,y,0)=0.0\)

  • \(\mathit{V3}(x,y,0)=20.\)

  • \(\mathit{V4}(x,y,0)=0.\)

\(\mathit{V1}\) : proportion de la phase à froid \(\alpha\)

\(\mathit{V2}\) : proportion de la phase à froid \(\alpha\) , mélangé à la phase \(\beta\)

\(\mathit{V3}\) : températures aux nœuds

\(\mathit{V4}\) : temps correspondant à la température de début ou de fin de la transformation à l’équilibre