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Communication Dans Un Congrès Année : 2022

Multiscale modelling of polycrystalline UO2: full-field simulations (FFT) and model-reduction approach (NTFA)

Résumé

This numerical study presents a micromechanical modelling of uranium dioxide, a polycrystalline ceramic used in pressurised water reactors, using a full-field (FFT [17]) approach and a reduced order (NTFA-TSO [15]) model for loading conditions representative of a reactivity initiated accident. Above a transition temperature, UO2 exhibits an elasto-viscoplastic behaviour with strain hardening sensitive to the loading conditions temperature and macroscopic strain rate. In a first step and via the Full-Field approach, an inverse calibration of the local viscoplastic strain-hardening evolution law is performed based on macroscopic scale experimental data [13, 16]. In a second step, the NTFA-TSO model [15] is developed and applied to the problem by using two approaches: the strain hardening taken, as in the reference [15], as constant per grain or taken as decomposed, like modes associated with viscoplastic deformation. Finally and for three cases, the two approaches are compared macroscopically and locally. The macroscopic responses of theses two approaches are also compared to experimental results [13, 16].
Cette étude présente une modélisation micromécanique du comportement du dioxyde d'uranium (UO2), céramique polycristalline utilisée dans les réacteurs à eau pressurisée, par une approche en champs complets [17] et un modèle d'ordre réduit NTFA-TSO [15], pour des sollicitations typiques d'un accident d'insertion de réactivité. Au-delà d'une certaine température, l'UO2 a un comportement élasto-viscoplastique avec un écrouissage dépendant des conditions de sollicitations en température et vitesse de déformation. Dans un premier temps et via l'approche en champs complets, une calibration inverse de la loi d'évolution locale (loi monocristalline élasto-viscoplastique avec écrouissage) est réalisée à partir des données expérimentales obtenues à l'échelle macroscopique [13, 16]. Dans un deuxième temps, le modèle NTFA-TSO [15] est développé et appliqué au problème en question en utilisant deux approches : l'écrouissage pris constant par grain comme dans la référence [15], ou décomposé à l'image des modes associés à la déformation viscoplastique. Enfin et pour trois cas de chargements étudiés, les deux approches sont comparées. Les réponses macroscopiques de ces deux approches (FFT et NTFA-TSO) sont également comparées aux réponses expérimentales [13, 16].
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Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)

Dates et versions

hal-03797442 , version 1 (04-10-2022)

Identifiants

  • HAL Id : hal-03797442 , version 1

Citer

Julien Labat, Rodrigue Largenton, Jean-Claude Michel, Bruno Michel. Multiscale modelling of polycrystalline UO2: full-field simulations (FFT) and model-reduction approach (NTFA). 25ème Congrès Français de Mécanique, Aug 2022, Nantes, France. 12 p. ⟨hal-03797442⟩
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