MEM – couplages Mécanique-Environnement-Matériaux
Yann Charles (resp)
Danièle Chaubet
Monique Gaspérini
Akbar Ghazavizadeh
Jia Li
Jonathan Mougenot
Sylvain Queyreau
David Tingaud
Etudiants/Post-doctorants
Francesco Amendola
Salim Ben Ayed
Shihao Bian
Cyrine Damak
James Dark
Les aspects expérimentaux sont également développés au LSPM avec des essais mécaniques combinant pression de dihydrogène et température, actuellement en cours de conception au LSPM.
Cette thématique est fortement soutenue par les fédérations et organismes existants autour de la thématique de l’hydrogène, avec de plus en d’applications industrielles : le projet ITER a Cadarache (et son programme « Fellowship » auquel MEM participe) et les filières aéronautiques).
Simulations avec couplages
Simulation d’un essai de disque
Calcul de la diffusion et du piégeage de l’hydrogène dans l’essai de disque, en fonction de la vitesse de pressurisation. Estimation de l’impact de l’hétérogénéité des champs mécanique à l’échelle du polycristal.
Benannoune, S., Charles, Y., Mougenot, J., Gaspérini, M., & De Temmerman, G. (2020). Multidimensional finite-element simulations of the diffusion and trapping of hydrogen in plasma-facing components including thermal expansion. Physica Scripta, T171, 014011. http://doi.org/10.1088/1402-4896/ab4335
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Simulation couplées thermo-chemo-mécanique
Simulation couplées thermo-chemo-mécanique pour estimer l’impact des champs de dilatation thermique et des contraintes résiduelles induites sur la rétention d’hydrogène dans les composants Face au Plasma dans ITER.
Benannoune, S., Charles, Y., Mougenot, J., Gaspérini, M., & De Temmerman, G. (2020). Multidimensional finite-element simulations of the diffusion and trapping of hydrogen in plasma-facing components including thermal expansion. Physica Scripta, T171, 014011. http://doi.org/10.1088/1402-4896/ab4335
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Machine learning
Récemment, des couplages avec des méthodes de machine learning ont été développés pour calculer la rétention d’hydrogène sous différentes conditions d’exposition plasma.
Estimation de la rétention de tritium dans ITER en fonction du temps, dans un scénario « pleine puissance ».
Delaporte-Mathurin, R., Hodille, E., Mougenot, J., De Temmerman, G., Charles, Y., & Grisolia, C. (2020). Parametric study of hydrogenic inventory in the ITER divertor based on machine learning. Scientific Reports, 10(1), 1–12. http://doi.org/10.1038/s41598-020-74844-w
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Essai de Disque
D’un point de vue expérimental, l’essai de disque, qui permet de caractériser la sensibilité des tôles métalliques sous pression d’hydrogène gazeux, est utilisé comme essai sévère couplant pression imposée et déformation plastique. Il permet de plus, à l’aide d’investigations microstructurales par microscopie électronique, d’analyser les mécanismes de fissuration et de fragilisation induits par l’hydrogène dans des matériaux très variés (fer, acier, titane,…).
Exemple de fissuration transgranulaire dans titane alpha après essai de disque
Colloque Matériaux 2018
Fissuration dans les céramiques sous choc thermique
La fissuration dans les céramiques sous choc thermique ainsi que le réseau de fissures formé sont de nature compliquée. Pour étudier ce phénomène, nous avons développé des modèles de rupture non-local et par champ de phase, capables de prédire à la fois la création et la propagation des fissures. L’implémentation numérique de ces modèles permet de simuler directement la formation des fissures et leur propagation sous le choc thermique. La comparaison avec les résultats expérimentaux montre que la structure périodique et hiérarchique du réseau de fissures est fidèlement reproduite.
