|
Collaborations Euratom-CEA avec le CNRS et l'Université
Technologie
(Projet A1) : Assemblages trčs hétérogčnes : procédé, dimensionnement,
assemblage des CFC
La fabrication
des composants face au plasma demande des solutions d'ingénierie permettant
l'assemblage de matériaux avec des propriétés mécaniques, physiques et
chimiques trčs différentes. Une amélioration des connaissances de base est
nécessaire pour améliorer les propriétés de ces assemblages et augmenter
leur fiabilité.
Thčme 1
: Modčles pour la conception et la fiabilité d'assemblages trčs
hétérogčnes (École Nationale
Supérieure d'Arts et Métiers, ENSAM Paris, Laboratoire Microstructure et
Mécanique des Matériaux, LM3, UMR-8006 CNRS
 )
|
La fabrication de
composants devant fonctionner face ŕ un plasma nécessite de mettre en
śuvre des solutions permettant de réaliser des éléments de transition
obtenus par assemblage de matériaux présentant des propriétés
mécaniques, physiques, chimiques et thermiques trčs différentes. Cela
exige une augmentation des compétences concernant la réalisation de tels
assemblages, la maîtrise de leurs propriétés et l'optimisation de leur
fiabilité.
La présente activité est
guidée par une volonté de mettre en place des outils de simulation du
soudage hétérogčne capables d'intégrer au mieux les caractéristiques
thermophysiques, mécaniques et métallurgiques des matériaux en
présence et trouvant leur validation dans une comparaison des résultats
de simulations avec des caractérisations fines métallurgiques et
mécaniques de cas réels d'assemblages.
Dans un premier temps, le
matériau choisi est l'alliage CuCrZr, utilisé dans la fabrication des
composants face au plasma de Tore Supra et d'ITER. Il ne s'agit pas
tout de suite d'aborder un cas de soudage hétérogčne, mais bien de
mettre en place une méthodologie sur un cas de soudage homogčne
difficile.
L'activité fait appel ŕ
la compétence de 3 laboratoires :
1. Laboratoire d'Ingénierie des
Matériaux (LIM) pour l'analyse des contraintes résiduelles par
diffraction de rayons X et neutrons, en particulier dans le cas des
cordons de soudure.
2. Laboratoire de Science et Génie des Matériaux et de Métallurgie
(LSG2M) spécialisé dans l'études des effets de la microstructure des
alliages sur leurs propriétés thermomécaniques et thermophysique et de
la détermination des lois de comportement correspondantes.
3. Laboratoire de Mécanique des Structures et Procédés (LMSP) qui
mettrea en oeuvre la simulation numérique des procédés de
transformation et d'assemblage des matériaux afin de prévoir les
propriétés résultantes.
|
|
La réduction de modčles correspond au
passage d'une description fine de l'état d'un systčme (ŕ l'aide de la
méthode des éléments finis, par exemple) ŕ une description utilisant
peu de fonctions de formes. Sur la figure ci-dessus, l'évolution des
trois variables d'état réduites les plus significatives est reportée
pour la description des températures ainsi que les fonctions de forme
associées. Implémentée dans un code de calcul éléments finis, cette
méthode permet une réduction importante des coűts de calculs. |
Thčme 2 :
Étude des mécanismes d'endommagement des composants face au plasma
(Université Victor Segalen,
Bordeaux II, Laboratoire des Composites ThermoStructuraux, LCTS, UMR-5801 CNRS)
)
|
Cette activité concerne
les mécanismes d'endommagement des composants en composite ŕ fibre de
carbone (CFC). Pendant la fabrication et le fonctionnement, les tuiles CFC
subissent des efforts importants localisés ŕ proximité du lien avec le
puits de chaleur (substrat de cuivre). La liaison CFC/Cu est obtenue par
dépôt ŕ l'état liquide d'une semelle de cuivre aprčs traitement de
surface du CFC. Ces travaux ont pour but de (i) fournir une étude des
mécanismes d'endommagement du lien CFC, (ii) proposer une optimisation du
lien et (iii) donner, si possible, un taux d'endommagement des tuiles
dépendant de l'histoire de leur chargement.
En savoir plus :
Figure ci-contre: Une procédure de calcul
par éléments finis a été développée pour évaluer l'état de
contraintes dans le composant soumis ŕ un flux thermique en prenant en
compte les contraintes résiduelles aprčs élaboration et le comportement
endommageable du CFC (modčle simple avec un endommagement scalaire
isotrope). Les résultats montrent que la couche de cuivre doux est
soumise ŕ une forte déformation plastique et qu'il existe une contrainte
de traction localisée au bord de la tuile au niveau de l'interface CFC-Cu.
La figure ci-contre montre - Estimation de la contrainte normale le long
du bord libre du composant ŕ l'issue de la phase de refroidissement
aprčs élaboration
.
|
|
|
En savoir
plus :
|
|
)
) 