Damage mechanisms in SiC/SiC composite tubes : three-dimensional analysis coupling tomography imaging and numerical simulation

Résumé : Du fait de leurs propri?t?s physiques et chimiques exceptionnelles ? haute temp?rature par rapport aux m?taux, les composites de carbure de silicium (SiC) sont ?tudi?s comme ?ventuel mat?riau de gainage du combustible nucl?aire dans les r?acteurs de fusion ou fission avanc?e futurs, ainsi que, depuis plus r?cemment, dans les r?acteurs ? eau l?g?re existants. Les tubes composites SiC/SiC tress?s en 2D, fabriqu?s par proc?d? d'infiltration chimique en phase vapeur (CVI), pr?sentent un comportement m?canique anisotrope, faiblement d?formable (~ 1%). La ma?trise des relations entre la microstructure, l?endommagement et le comportement macroscopique est essentielle pour optimiser pr?cis?ment le dimensionnement structurel de ce mat?riau pour les applications envisag?es. Un param?tre de fabrication important est l'angle de tressage, angle entre les torons de fibres et l'axe du tube. L'objectif de ce travail est de fournir une compr?hension d?taill?e de la relation endommagement-microstructure, en particulier des effets de l'angle de tressage sur les m?canismes d?endommagement. Dans ce but, une ?tude combinant observations exp?rimentales ? macro et micro-?chelle et simulations num?riques est men?e. Les tubes composites sont d?abord ?tudi?s par des essais de traction in situ sous tomographie par rayons X. Les exp?riences ont ?t? r?alis?es sur la ligne PSICHE du synchrotron SOLEIL sous faisceau rose polychromatique. Les images tridimensionnelles sont analys?es par la technique de corr?lation d?image volumique (DVC), compl?t?e par une s?rie d'algorithmes de traitement d'image originaux, d?velopp?s sp?cifiquement pour analyser les microstructures 3D, mesurer les d?formations ? travers l'?paisseur du tube, d?tecter et caract?riser quantitativement le r?seau de microfissures cr??es par le chargement m?canique. De plus, les microstructures r?elles, d?crites par les images de haute r?solution issues des tests in situ, sont utilis?es dans les simulations num?riques multi-?chelle. Les champs de contrainte ? l??chelle microstructurale sont calcul?s en r?gime ?lastique par une technique utilisant la transform?e de Fourier rapide (FFT). Ils permettent de mieux comprendre l'initiation des fissures et d?interpr?ter les observations exp?rimentales par une comparaison directe. Ces approches exp?rimentales et num?riques sont appliqu?es ? trois tubes pr?sentant diff?rents angles de tressage (30 ?, 45 ? et 60 ?). L?influence de l'angle de tressage sur l'initiation et l'?volution de l?endommagement ? c?ur des composites est ainsi mise en ?vidence
Type de document :
Thèse
Civil Engineering. Université Paris-Est, 2017. English. 〈NNT : 2017PESC1056〉
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Soumis le : mardi 13 mars 2018 - 14:06:12
Dernière modification le : mardi 13 novembre 2018 - 17:31:57
Document(s) archivé(s) le : jeudi 14 juin 2018 - 14:12:58

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Yang Chen. Damage mechanisms in SiC/SiC composite tubes : three-dimensional analysis coupling tomography imaging and numerical simulation. Civil Engineering. Université Paris-Est, 2017. English. 〈NNT : 2017PESC1056〉. 〈tel-01730585〉

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