Approche thermodynamique d'un modèle de diffusion de l'hydrogène dans un métal reposant sur un couplage mécano-chimique
Abstract
La diffusion de l’hydrogène dans les métaux est actuellement au cœur des préoccupations scientifiques compte tenu de son fort potentiel applicatif (notamment dans le domaine énergétique) et des problématiques qui y sont associées (fragilisation par hydrogène, mécanismes de dégradation, …). Bien que ces dernières aient été abordées par la communauté scientifique dans le passé, améliorant ainsi la compréhension de l’évolution de l’hydrogène dans le matériau constitutif, de nombreux verrous restent encore à lever. Dans cet article est proposé un modèle de comportement de diffusion de l’hydrogène reposant sur les concepts de base de la thermodynamique couplés aux lois de la mécanique et de la chimie. Ce modèle, validé dans le cadre de la simulation numérique de l’oxydation d’un métal, a été développé afin de simuler le comportement macroscopique de la diffusion de l’hydrogène au travers d’une structure mécanique soumise à un champ de contraintes. Cette approche thermodynamique du couplage contrainte – diffusion a été implémentée dans un code de simulation par éléments finis (ABAQUS). Le comportement de réservoirs métalliques, l’un de forme cylindrique en acier austénitique, l’autre sphérique en alliage d’aluminium, présentant tous deux une singularité mécanique, a été simulé. Les résultats ont permis d’améliorer la connaissance sur la manière dont est induit la diffusion de l’hydrogène dans un matériau soumis à une sollicitation mécanique et, inversement, comment la diffusion agit sur la distribution des champs de contraintes et déformations de la structure.
Domains
Mechanics [physics]
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