Dissertations / Theses on the topic 'Rupture clivage'

La prédiction du clivage des aciers ferritiques a été largement étudiée à l'aide de l'approchelocale de la rupture, et des modèles macroscopiques identifiés phénoménologiquement comme celui de Beremin. Cette prédiction reste cependant difficile dans le domaine de transition ductilefragile. Cela a conduit à des études micromécaniques par les approches polycristallines afin de décrire l'évolution de la contrainte de clivage en fonction de la température pour les aciers bainitiques. Dans cette étude, on utilise une approche polycristalline, puis on développe un modèle macroscopique de prédiction du clivage d'un acier de microstructure plus simple, un acier sphéroïdisé. De nombreux résultats de la littérature indiquent que leur rupture est due à la microfissuration des carbures. Le comportement mécanique et la rupture d'un acier sphéroïdisé C35R sont obtenus par des essais de traction simple et de ténacité dans une gamme de température entre -196 et 20°C. Les analyses microstructurales sont effectuées pour déterminer la distribution de taille des grains et des carbures. Des modélisations simplifiées de la microstructure de l'acier sont proposées. L'aspect polycristallin du matériau est pris en compte. Une étude paramétrique concernant la distribution des contraintes dans les carbures est réalisée. On montre que les paramètres du modèle polycristallin n'influencent pas cette distribution à la condition de représenter le même comportement global en traction. La prédiction de la rupture par clivage est basée sur une approche probabiliste, considérant la dispersion des contraintes dans les carbures due à l'hétérogénéité des champs mécaniques issue de la modélisation polycristalline. La probabilité élémentaire de rupture des carbures est ainsi obtenue. Différents modèles de rupture macroscopiques sont alors développés, basés sur des critères en germination et propagation des microfissures. Ils sont appliqués à une éprouvette SENT afin de prédire la ténacité dans le bas de la transition ductile-fragile. La comparaison avec les résultats expérimentaux montre que l'on doit prendre en compte l'évolution de la densité volumique des microfissures avec le chargement, l'extension des microfissures de taille variable ou leur émoussement. L'importance des différents critères dépend de la température.

La maitrise de la propagation et de l'arrêt d'une fissure dans un gazoduc permet d'atteindre un niveau de fiabilité plus élevé. Dans ce cadre, nous nous sommes intéressés, sur un acier pour tubes Ferrito-perlitique, à la rupture par clivage (A -196c) et à la rupture ductile (A +20c). Dans chaque cas, des expériences originales nous ont permis d'étudier précisément la propagation et l'arrêt des fissures. Pour nos géométries d'essai, des simulations numériques en dynamique nous ont montré que les effets d'inertie, liés à la vitesse de propagation élevée (500 à 1000m/s pour le clivage et 30m/s pour la déchirure ductile), sont négligeables. Cependant, la grande vitesse de déformation à la pointe de la fissure entraine notamment une augmentation de la limite d'élasticité de l'acier, et donc du niveau de contrainte en pointe de fissure. Ce phénomène permet d'expliquer la diminution, observée expérimentalement en clivage, de la ténacité de l'acier lorsque la vitesse de propagation augmente. La conclusion est inversée pour la rupture ductile car la propagation de la fissure est alors contrôlée, non plus par la contrainte, mais par la déformation. Les mécanismes de rupture sont étudiés sur des coupes métallographiques et des examens fractographiques. La déchirure ductile rapide se caractérise par l'apparition d'une localisation de la déformation qui entraine une rupture prématurée de l'acier, et donc une chute de sa ténacité. En clivage, le phénomène important est la présence de ligaments de matière laissés en arrière du front de fissure lorsque celle-ci avance. La majeure partie de l'énergie est dissipée lors de la déchirure de ces ligaments, plus ou moins nombreux d'un essai à l'autre. Leur distribution statistique a été reliée, par un modèle simple et de manière quantitative, à la forte dispersion dans les mesures de ténacité à l'arrêt. Ces observations nous ont permis de donner des guides pour la production d'aciers plus résistants vis-à-vis de la propagation des fissures

La fragilité reconnue des Zones Affectées par la Chaleur (ZAC) en doudage d'aciers micro-alliés à basse teneur en carbone est l'une des propriétés les plus pénalisantes pour l'application de ces nouveaux produits en environnement sévère. Cette étude vise à mieux comprendre les mécanismes d'amorçage et de propagation de la rupture par clivage dans ces microstructures et à prévoir l'effet des zones fragiles sur la ténacité de l'acier. Les traitements thermiques correspondant à des cycles de soudage détériorent les propriétés à rupture du métal de base en élevant la température de transition fragile-ductile. Les propriétés de ténacité des ZAC (résilience et déformation à rupture sur éprouvettes entaillées) sont en effet fortement influencées par des paramètres métallurgiques tels que les composés Martensite-Austénite (M-A) et la taille de grain "efficace". La disposition d'ensemble des grains et de leurs orientations relatives qui déterminent les propriétés mécaniques de ces microstructures est fixée par les mécanismes de germination et de croissance de la bainite. Une approche phénoménologique de la cristallographie des transformations martensitiques (PTMC) est appliquée aux microstructures bainitiques et premert de préciser le rôle de l'auto-accommodation des contraintes mécaniques dans les mécanismes de formation de ces différentes microstructures. <br />L'étude des micro-mécanismes de rupture des ZAC a été facilitée par l'utilisation de l'émission acoustique. Des amorces de rupture fragile par clivage sur des composés M-A massifs ont pu etre observées. Le type d'endommagement (rupture du composé ou décohésion à l'interface) dépend de la température d'essai et du taux de triaxialité. Par ailleurs, il semble que la résistance des barrières microstructurales (joints de paquets bainitiques) décroit quand la température diminue entrainant un changement de mécanisme : rupture controlée par la propagation à haute température, rupture controlées par l'amorcage à basse température. Dans le premier cas, les joints sur lesquels s'arretent les fissures sont déterminés par EBSD comme étant des joints de forte désorientation (50° à 60°).<br />Le modèle d'approche locale de Beremin a été appliqué avec succès pour prédire les évolutions de la ténacité et de la dispersion avec la température. Un modèle d'approche locale basé sur les mécanismes de rupture des ZAC a été également appliqué. La rupture est décirte par la succession de trois processus élémentaires : rupture d'un composé M-A, franchissement de l'interface M-A/matrice et franchisement des joints de paquets efficves. La dispersion expérimentale, directement issue des distributions de tailles des différentes unités microstructurales est correctement reproduite. La prise en compte des effets de plasticité en pointe de fissure permet également de rendre compte de l'augmentation du nombre de fissures arretées avec la temperature, ce qui est expérimentalement observé.

La fragilite des zones affectees par la chaleur (zac) en soudage d'aciers micro-allies a basse teneur en carbone est l'une des proprietes les plus penalisantes pour l'application de ces nouveaux produits en environnement severe. Cette etude vise a mieux comprendre les mecanismes de rupture par clivage dans ces microstructures et a prevoir l'effet des zones fragiles sur la tenacite de l'acier. Les traitements thermiques correspondant a des cycles de soudage deteriorent les proprietes a rupture du metal de base. Les proprietes de tenacite des zac sont fortement influencees par des parametres metallurgiques tels que les composes martensite-austenite (m-a), et la taille de grain efficace. La disposition d'ensemble des grains et de leurs orientations relatives qui determinent les proprietes mecaniques de ces microstructures est fixee par les mecanismes de germination et de croissance de la bainite. Une approche phenomenologique de la cristallographie des transformations martensitiques permet de preciser le role de l'auto-accommodation des contraintes mecaniques dans les mecanismes de formation de ces differentes microstructures. Des amorces de rupture fragile par clivage sur des composes m-a massifs ont pu etre observees. Par ailleurs, il semble que la resistance des joints de paquets bainitiques decroit quand la temperature diminue entrainant un changement de mecanisme : rupture controlee par la propagation a haute temperature, et par l'amorcage a basse temperature. Dans le premier cas, les joints sur lesquels s'arretent les fissures sont de forte desorientation (50\ a 60\). Le modele d'approche locale de beremin a ete applique avec succes pour predire les evolutions de la tenacite et de la dispersion avec la temperature. Un modele d'approche locale base sur les mecanismes de rupture des zac a egalement ete applique. La dispersion experimentale et l'augmentation du nombre de fissures arretees avec la temperature sont correctement reproduites.

Sur la base du programme de surveillance des cuves de réacteurs sous pression, c'est à dire sur des données d'essai de résilience et de traction, ce travail apporte une contribution à la résolution de deux problèmes qui sont directement impliqués dans l’établissement des règles de prévision de la ténacité des aciers de cuve : l'analyse de la rupture fragile bimodale et la définition d'un passage entre résilience et ténacité. Des investigations métallographiques et fractographiques sur une tôle d’étude présentant une susceptibilité à la rupture intergranulaire révèlent la présence de nombreux sulfures de manganèse en veines sombres ainsi que dans les bandes de rupture intergranulaire. Cette première analyse nous laisse supposer que ces sulfures constituent la famille de défauts à l'origine de la bimodalité de la rupture fragile. Un modèle statistique basé sur l'approche locale de la rupture utilisant un formalisme de type Beremin généralisé à quatre paramètres est ainsi développé et identifié pour ce mode de rupture. Les prévisions de ténacité obtenues par le modèle se révèlent pertinentes. Le passage résilience-ténacité en rupture fragile nécessite une bonne modélisation numérique de l'essai de résilience. Nos investigations numériques nous ont amené à proposer un modèle simple mais réaliste. Cette modélisation est basée sur de nombreux essais de résilience instrumentes. La mise en œuvre des essais et la modélisation de l'essai de ténacité est moins problématique. Une analyse par l'approche locale de la rupture fragile (modèle de Beremin) nous permet de prédire les courbes d'isoprobabilité en terme de ténacité et de résilience. L'idée maîtresse du passage consiste à associer pour une probabilité de rupture donnée une courbe de résilience et une courbe de ténacité. Cette partie de l’étude a permis d'obtenir une bonne corrélation entre résilience et ténacité dans la partie basse de la courbe de transition (rupture par clivage).

Parmi les nombreuses nuances d’aciers inoxydables, les nuances ferritiques sont utilisées dans de nombreux secteurs grâce à leur résistance à la corrosion et à des propriétés spécifiques comme leur conductibilité thermique ou leurs propriétés ferromagnétiques. Leur teneur résiduelle en nickel en font des aciers économiques en comparaison des aciers austénitiques, plus massivement produits. Toutefois, l’utilisation de cette famille d’aciers en dessous de la température ambiante est limitée par sa fragilité mécanique, la moindre mobilité des dislocations dans le réseau cubique centré rendant l’écoulement plastique plus difficile aux basses températures. La précipitation et la taille des grains sont deux des paramètres microstructuraux qui influent sur la température de transition ductile/fragile des aciers ferritiques. L’objectif de cette thèse est d’étudier et de comprendre l’effet de ces paramètres sur cette température de transition et sur la rupture par clivage des aciers à matrice 100% ferritique contenant 18% de chrome et 2% de molybdène.Pour ce faire, trois coulées ont été élaborées avec la même teneur en carbone et en azote à laquelle s’ajoute, pour deux d’entre elles, du titane ou du niobium. La gamme de traitements thermomécaniques a été choisie pour fabriquer six microstructures distinctes pour lesquelles varient la taille des grains, la nature et la localisation de la précipitation et la teneur en carbone et en azote en solution solide. Ces microstructures sont caractérisées par microscopies optique et électroniques et par diffusion centrale des neutrons aux petits angles. La mise en place d’un essai de traction avec des éprouvettes axisymétriques entaillées permet de déterminer la contrainte de rupture par clivage de chaque microstructure à 20°C et à -40°C, puis de discuter des mécanismes qui régissent la rupture fragile.Les microstructures élaborées sont finalement classées en deux catégories. Pour les microstructures Ti, Nb et NbG, pour lesquelles l’ajout de titane ou de niobium permet d’éviter la précipitation de carbures et nitrures de chrome, la contrainte de rupture par clivage est dépendante de la taille et de la morphologie des particules intragranulaires. Les Ti(N,C), de 4 à 5 µm au maximum, dont la forme s’apparente à celle d’un cube, rendent la microstructure Ti plus fragile que la microstructure Nb caractérisée par des Nb(C,N), certes plus nombreux mais de plus petites dimensions. La taille des grains est un facteur de deuxième ordre sur la contrainte de rupture par clivage de ces microstructures comme cela est mis en évidence avec l’étude de la rupture fragile de la microstructure NbG, pour laquelle la taille des grains a été multipliée par 10 par rapport à celle de la microstructure Nb.Dans les microstructures CrP, Cr et Cr0, la présence ou non de carbone et d’azote en solution solide sursaturée et les précipitations intra et intergranulaires sont les conséquences des traitements thermiques choisis. Les précipités dans les joints de grains, même s’ils sont de petites dimensions (quelques dizaines à quelques centaines de nm), modifient significativement l’amorçage de la rupture par clivage. La température de transition ductile/fragile est, au premier ordre, dépendante de la limite d’élasticité des microstructures. La contrainte de rupture par clivage n’est plus dépendante de la taille des particules intragranulaires comme c’est le cas pour les microstructures Ti, Nb et NbG mais de la précipitation aux joints de grains et de la dépendance de la contrainte de friction de réseau à la solution solide (modèle de Smith).Au vu de ces résultats, des pistes pour limiter la fragilité des nuances ferritiques sont proposées<br>Among stainless steel grades, ferritic stainless steels are used in many applications thanks to their corrosion resistance and attractive properties such as their thermal conductivity and ferromagnetic properties. Their residual nickel content make them economical steels compared to austenitic steels, which are more heavily produced. However, the use of this family of steels is limited by its relatively low toughness at room temperature and below, coming from the lattice friction of the body centered cubic structure that hinders plastic flow. Precipitation and grain size are two microstructural parameters that influence the ductile to brittle transition temperature of ferritic steels. The objective of this thesis is to study and understand the effect of these parameters on the ductile to brittle transition temperature and on the cleavage fracture of ferritic stainless steels containing 18% chromium and 2% molybdenum.To do so, three castings were produced with the same carbon and nitrogen content. Titanium or niobium were added to two of them. Thermomechanical treatments were chosen to produce six different microstructures for which the grain size, the nature and the location of the precipitation and the carbon and nitrogen content in solid solution vary. These microstructures are characterized by optical and electron microscopies and small-angle neutron scattering. The implementation of a tensile test with notched round specimens allows the determination of the cleavage fracture stress of each microstructure at 20 ° C and -40 ° C and discuss the brittle fracture mechanisms.The microstructures developed are finally divided into two groups. For Ti, Nb and NbG microstructures, for which the addition of titanium or niobium prevents the precipitation of chromium carbides and nitrides, the cleavage critical stress is dependent on the size and morphology of the intragranular particles. The 4 to 5 µm long cubic Ti (N, C) make the Ti microstructure more brittle than the Nb microstructure characterized by more numerous but smaller Nb (C, N). The grain size is a second order parameter on the cleavage fracture stress of these microstructures as shown by the study of the brittle fracture of the NbG microstructure, for which grain size is ten times larger.In CrP, Cr and Cr0 microstructures, the presence, or absence, of carbon and nitrogen in solid solution and intra and intergranular precipitations are the consequences of the chosen heat treatments. The presence of precipitates in the grain boundaries, even if they are small (few dozens to few hundred nm), significantly modifies the initiation of cleavage fracture and the value of the ductile to brittle transition temperature. The ductile to brittle transition temperature depends in the first order on the yield stress of microstructures. The cleavage fracture stress is no longer dependent on the size of the intragranular particles as in Ti, Nb and NbG microstructures but on the precipitation of chromium carbides and nitrides at the grain boundaries and on the dependence of the lattice friction stress on the solid solution (Smith's model).In the light of these results, alternatives to limit the embrittlement of ferritic grades are suggested

Ce mémoire de thèse présente l'étude de la propagation et de l'arrêt d'une fissure de clivage dans un acier de cuve REP. Une bonne compréhension des phénomènes en jeu nécessite de solides données expérimentales, ainsi qu'un outil de modélisation performant. La méthode X-FEM est implantée dans Cast3m, permettant de simuler efficacement la propagation de fissure par éléments finis. Deux techniques concernant l'actualisation des fonctions de niveau, ainsi qu'une intégration non conforme sont proposées. La campagne d'essais de propagation de fissure concerne trois géométries : des éprouvettes CT, et des anneaux comprimés en mode I et mixte. On relève les vitesses de propagation. Des fractographies désignent le clivage comme responsable de la ruine. Un modèle de propagation basé sur la contrainte principale en pointe de fissure est identifié. La contrainte critique de clivage dépend de la vitesse de sollicitation. Ce modèle permet de prédire précisément par la simulation numérique, le comportement de la fissure observé expérimentalement.

Il est crucial de garantir l'intégrité des cuves de réacteurs à eau pressurisée (REP) en cas de fonctionnement accidentel : dans ce contexte, la compréhension et la modélisation des mécanismes de rupture fragile des aciers constituent des éléments décisifs de l'évaluation complexe des durées de vie des cuves.<br />Les modèles d'approche locale de la rupture par clivage constituent l'un des principaux outils de prédiction de la ténacité des aciers faiblement alliés. La dispersion des contraintes à rupture est interprétée comme un effet de la distribution des défauts dans la microstructure, mais l'effet des hétérogénéités mécaniques n'est pas pris en compte. Or, en dessous d'une température de transition de comportement Ta (de l'ordre de 25°C), les mécanismes de déformation sont grandement affectés par la température et la vitesse de déformation.<br />Notre approche consiste à prendre en compte l'effet des hétérogénéités de contraintes dans un critère local d'amorçage du clivage. Les résultats de calculs de microstructure sont utilisés pour proposer une description statistique de l'évolution des distributions de contraintes locales. Cette approche statistique permet de proposer un modèle d'approche locale de la rupture dépendant à la fois des hétérogénéités mécaniques et des distributions de tailles de défauts.<br />Le comportement du matériau et son évolution sont caractérisés aux échelles microscopique et macroscopique dans le domaine de température [25°C,-196°C]. Des essais de traction simple, de sauts de vitesse et de température, et de ténacité sont réalisés.<br />Nous proposons un modèle de comportement micromécanique décrivant le comportement plastique en dessous de la température de transition Ta. La loi de comportement est basée sur les mécanismes de déformation décrits dans la bibliographie et identifiée par méthode inverse à partir des essais mécaniques. Les observations au MET et la caractérisation du comportement activé thermiquement permettent de fixer plusieurs paramètres du modèle.<br />Des simulations sont réalisées afin de modéliser les distributions de contrainte principale σ1 dans deux microstructures bainitiques correspondant au volume élémentaire de l'approche locale de la rupture. L'effet de la température et de la triaxialité sur l'évolution des hétérogénéités est caractérisé. Nous proposons une fonction de distribution décrivant la distribution des valeurs locales de σ1 en fonction des contraintes principales et équivalente <σ1> et <σmises> moyennes dans la microstructure.<br />Cette fonction est utilisée pour formuler un modèle d'approche locale de la rupture intégrant la distribution des tailles de défauts critiques et les distributions de σ1. On montre que dans certains cas, la dispersion des contraintes locales suffit à expliquer les dispersions des contraintes à rupture à l'échelle du volume élémentaire. Les dispersions de contraintes à rupture sont en accord avec celles prédites par le modèle de Beremin. La prise en compte des hétérogénéités mécaniques permet d'introduire une dépendance de la probabilité de rupture en fonction de la température, de la déformation et de la triaxialité. Il reste à appliquer le modèle d'approche locale au calcul d'éprouvettes CT et de comparer les dispersions de ténacités simulées à celles mesurées expérimentalement.

Une étude précise de la microstructure de l'acier 2 1/4 cr-1 mo a été réalisée notamment a l'aide de la technique de l'EBSD. Une comparaison systématique avec l'A508 a permis de dégager des points importants. Les deux structures bainitiques obtenues pour des vitesses de refroidissement très proches sont différentes. La structure de l'acier 2 1/4 cr-1 mo se rapproche d'une bainite inférieure ou d'une martensite et se caractérise par des paquets de lattes préférentiellement en relation de macle. Des essais standards sur éprouvettes CCA ainsi que des essais sur anneaux à basse température et des essais de choc thermique ont été réalisés. Ces essais ont permis l'obtention de valeurs de ténacité à l'arrêt entre 196ʿC et 30ʿC. Les essais à basses températures ont montré une forte dépendance de la ténacité à l'arrêt avec la vitesse de propagation. Des calculs numériques en élastodynamique ont montré que cette décroissance peut être le fait d'erreurs commises en utilisant une analyse statique. Les essais à plus hautes températures nous permettent de comparer les essais standard et les essais de choc thermique. On constate que les valeurs obtenues sur éprouvette CCA sont inférieures à celles obtenues par choc thermique. Les effets dynamiques peuvent également être invoqués pour expliquer cette différence. Ces résultats ont été comparés à des valeurs de K I A sur l'A508. Contrairement à la ténacité à l'amorçage, les deux aciers ont vis-à-vis de la ténacité à l'arrêt un comportement très proche. Des observations réalisées à l'aide de différentes techniques (interférométrie, EBSD) permettent de préciser les mécanismes mis en jeu lors de la propagation d'une fissure de clivage et d'appréhender les valeurs expérimentales de ténacité à l'arrêt obtenues au cours de l'étude.

Les aciers ODS (Oxide Dispersion Strengthened) sont envisagés comme matériau de gainage du combustible pour les futurs réacteurs nucléaires au sodium de Génération IV. Ces matériaux présentent une excellente résistance au fluage à haute température et au gonflement sous irradiation, mais des interrogations subsistent quant à leur propriété de résilience. L'objectif de ce travail de thèse est alors de comprendre l'effet de différents paramètres (composition chimique, texture, vieillissement thermique...) sur le comportement à l'impact des aciers ODS et sur l'apparition de la rupture de type fragile. L'objectif à terme est d'appréhender l'apparition de ce type de rupture afin d'assurer l'intégrité des composants en acier ODS en conditions normales ou incidentelles.Dans un premier temps, cette étude a permis d'évaluer la stabilité de deux nuances d'acier ODS contenant 14%Cr et 18%Cr dans des conditions de vieillissement thermique. La nuance à 18%Cr a été écartée à cause de la formation d'une phase intermétallique fragilisante de type sigma à 600°C. Par contre, la nuance à 14%Cr est plus prometteuse puisque son comportement est resté stable entre 400°C et 600°C pour une durée de vieillissement maximale de 10000 heures, et ce même si des précipités de phases alpha', de Laves Fe2W et des carbures de chrome ont été observés. D'autre part, la texture morphologique, caractérisée par des grains allongés selon la direction de filage, est propice à la propagation de fissures intergranulaires selon cette direction. La texture cristallographique régit, quant-à elle, les micromécanismes de clivage. En effet, les entités microstructurales qui contrôlent la propagation du clivage sont des groupes de grains faiblement désorientés les uns des autres d'un point de vue cristallographique, et qui sont associés à la notion de grains effectifs. Enfin, le comportement en traction et en flexion d'une nuance d'acier ODS à 14%Cr a été modélisé, et un critère de rupture fragile basé sur une valeur de contrainte critique a été proposé. Ce modèle nous a alors permis de simuler des essais sur différentes géométries et de prédire l'apparition de la rupture fragile sur cette nuance.

L'objectif de cette thèse est de comprendre les micro-mécanismes physiques de propagation et d'arrêt de fissure de clivage dans l'acier de cuve 16MND5 et de proposer un modèle de prédiction robuste et physiquement fondé, en s'appuyant sur une campagne d'essais de rupture fragile sur éprouvettes de laboratoire finement instrumentées, associée à la modélisation numérique de ces essais. Dans un premier temps, des expériences ont été menées sur des éprouvettes CT25 de différentes épaisseurs à cinq températures (-150°C, -125°C, -100°C, -75°C, -50°C). Des trajets de fissures rectilignes et branchées (deux fissures se développant de manière quasi-symétrique) ont été observés. Pour estimer la vitesse de propagation, une caméra ultra-rapide a été utilisée, associée à la mise au point d'un protocole expérimental permettant d'observer la face de l'éprouvette dans l'enceinte thermique, sans givrage. Des observations à 500 000 images.s-1 ont permis de caractériser finement la vitesse instantanée de la fissure sur le ligament complet de la CT (~25 mm). En parallèle, pour pouvoir analyser les essais et l'impact de la viscosité sur la réponse mécanique autour de la fissure, le comportement élasto-viscoplastique du matériau a été étudié jusqu'à une vitesse de déformation de 104 s-1 pour les températures étudiées. La méthode des éléments finis étendus (X-FEM) a été utilisée dans le code de calcul CAST3M pour modéliser la propagation de fissure. Les simulations numériques associent l'approche locale de la rupture en dynamique non linéaire et un critère de propagation en contrainte critique de type RKR à une distance caractéristique. Les travaux réalisés ont permis de confirmer la forme du critère proposé par Prabel à -125°C, et d'identifier les dépendances de ce critère à la température et à la vitesse de déformation. A partir d'analyses numériques en 2D et 3D, un critère multi-température fonction croissante de la vitesse de déformation est proposé. Des modélisations prédictives ont permis de valider le critère sur deux géométries d'éprouvettes (CT et anneau) en mode I à différentes températures. Des observations MEB et des analyses 3D au microscope optique montrent que le mécanisme de rupture est le clivage associé à des zones de cisaillement ductile entre les différents plans de fissuration. L'étude de la fraction surfacique des marches de cisaillement et des contraintes de fermeture associées tend à justifier le critère mis en place. Un modèle analytique est proposé permettant de justifier le critère déduit des modélisations numériques. Ce modèle considère que les ligaments retiennent la lèvre de la fissure et induisent donc des contraintes de fermeture au niveau de la pointe de fissure qu'il faut compenser pour atteindre la contrainte de clivage effective en pointe de fissure. Cette résistance des ligaments est directement reliée à la loi de comportement du matériau et justifie la dépendance du critère de rupture identifié à la vitesse de déformation. Enfin, les branchements de fissure ont été analysés via le dépouillement des vidéos obtenues avec la caméra rapide qui mettent en évidence un amorçage initial rectiligne, puis un amorçage de fissures multiples de part et d'autre du plan de fissure qui conduisent à l'arrêt de la fissure initiale, l'une de ces fissures 'secondaires' conduisant ensuite à la rupture de l'éprouvette. Les rôles essentiels de l'épaisseur et du chargement dans ce mécanisme de branchement sont soulignés. L'augmentation de l'épaisseur réduit la fréquence d'apparition de ce mécanisme et finit même par l'annuler. Logiquement l'intensité du chargement doit être suffisamment importante pour créer cette zone plastique étendue : les essais qui présentent une propagation rectiligne sont les essais pour lesquels les chargements à l'amorçage sont les plus faibles.

Ce travail de thèse s'inscrit dans le contexte de la sûreté nucléaire, et plus précisément, de l'intégrité des circuits secondaires des Réacteurs à eau pressurisée (REP). L'étude porte donc sur le comportement à rupture de structures minces soudées dans le domaine haut de la transition fragile/ductile. Elle a pour objectif de développer le modèle en contrainte seuil initialement développé par Chapuliot, qui permet de prédire la non-rupture par clivage de cette structure soudée. Le modèle est identifié pour la soudure de l'acier au C-Mn de construction nucléaire, en s'intéressant plus particulièrement à la limite supérieure du domaine de transition.Une contrainte seuil, en-dessous de laquelle le clivage ne peut avoir lieu, est identifiée à partir d'essais de traction à basses températures sur éprouvettes axisymétriques entaillées prélevées dans le joint soudé. Cette contrainte seuil permet de définir le volume seuil, ou volume dans lequel les contraintes principales maximales dépassent la contrainte seuil au cours de l'essai.L'analyse au MEB des faciès des éprouvettes rompues montre que la zone fondue brute de solidification dans la ZAT est la zone la plus susceptible de cliver. La relation entre la probabilité de rupture fragile et le volume seuil dans cette zone est établie via une fonction de sensibilité, grâce à des essais sur éprouvettes CT et à leur simulation multi-matériaux. Le modèle ainsi identifié est testé pour prévoir la non rupture par clivage d'éprouvettes SENT prélevées dans le joint soudé et sollicitées en traction. Les résultats obtenus sont encourageants relativement à la transférabilité du modèle à la structure réelle

La cuve des réacteurs à eau sous pression forme la seconde barrière de confinement de l'assemblage combustible nucléaire. Dans les centrales françaises, elle est constituée d'acier 16MND5 faiblement allié (équivalent de la nuance ASTM A508 Cl.3). Diverses techniques expérimentales (microscopie électronique, diffraction des rayons X etc.) sont mises en oeuvre lors d'essais de tractions in-situ afin de mettre en évidence les hétérogénéités mécaniques apparaissant au sein du matériau. Ces mesures se font en cours de sollicitation pour diverses basses températures [-150°C;-60°C]. Les hétérogénéités mécaniques sont principalement dues aux deux aspects "polycristallins" et "composite"(effet des amas de cémentite) de la microstructure. Des écarts de contraintes résiduelles interphases (jusqu''a 150 MPa en moyenne entre bainite et ferrite), et intraphases (jusqu''a 100 MPa en moyenne par orientation pour la ferrite) sont mis en évidence. Une modélisation complexe est mise en oeuvre afin de représenter le comportement. Elle inclut une loi micromécanique, un modèle de transition d'échelle, et une représentation par éléments finis d'agrégats 3D, le tout associé dans une démarche multi-échelles. L'identification se fait sur le comportement à différentes températures, et permet de reproduire les hétérogénéités de contraintes mises en évidence expérimentalement. Cette modélisation sert de base à l'application déterministe d'un critère local de rupture fragile micromécanique et cristallographique. L'utilisation de divers tirages de répartitions de carbures réalistes permet d'obtenir une probabilité de rupture du volume élémentaire en accord avec les hypothèses formulées par l'approche locale de la rupture. A ceci près que contrairement aux approches habituelles, on ne suppose pas de dépendance de cette probabilité par rapport au chargement ou à la microstructure, celle-ci est naturellement introduite.

Cette thèse est une contribution à la construction de l'Approche Locale de la rupture à l'échelle microscopique à l'aide de la modélisation d'agrégats polycristallins. Elle consiste à prendre en compte la variabilité spatiale de la microstructure du matériau. Pour ce faire, la modélisation micromécanique du matériau est réalisée par la simulation d'agrégats polycristallins par éléments finis. Les champs aléatoires de contrainte (principale maximale et de clivage) dans le matériau qui représentent la variabilité spatiale de la microstructure sont ensuite modélisés par un champ aléatoire gaussien stationnaire ergodique. Les propriétés de variabilité spatiale de ces champs sont identifiés par une méthode d'identification, e.g. méthode du périodogramme, méthode du variogramme, méthode du maximum de vraisemblance. Des réalisations synthétiques des champs de contraintes sont ensuite simulées par une méthode de simulation, e.g. méthode Karhunen-Loève discrète, méthode "Circulant Embedding", méthode spectrale, sans nouveau calcul aux éléments finis. Enfin, le modèle d'Approche Locale de la rupture par simulation de champ de contrainte de clivage permettant d'y intégrer les réalisations simulées du champ est construit pour estimer la probabilité de rupture du matériau.

Les aciers emboutissables à chaud sont utilisés pour alléger les pièces de structure automobile. Ilsprésentent une excellente combinaison entre aptitude à la mise en forme, résistance mécanique et ductilité. De nouvelles nuances d’aciers inoxydables martensitiques ont été développées pour cette application. Parmi les propriétés requises, la résilience est un indicateur de la capacité à absorber l’énergie d’un crash. Cependant, le lien entre la microstructure et la résistance au clivage de ces aciers restait à établir. Ces travaux traitent de l’influence de la composition chimique (teneur en niobium), du traitement d’austénitisation et du refroidissement après l’emboutissage à chaud, sur la microstructure et la résilience de ces aciers. Pour ce faire, une analyse microstructurale détaillée est effectuée après différents traitements thermiques. Les microstructures obtenues sont complexes, avec des lattes de martensite plus ou moins auto-revenues, de la ferrite résiduelle, des films d’austénite retenue et des carbures. Les transitions ductile-fragile ont été caractérisées par des essais Charpy sur une large gamme de températures. La contrainte critique de clivage a été déterminée en adoptant l’approche locale de la rupture et vaut 2400 MPa quelle que soit la microstructure. Le niobium a pour principal effet d’affiner la microstructure, ce qui permet d’augmenter la résistance à la propagation des fissures de clivage et d’améliorer significativement la transition ductile-fragile. De plus, l’austénite retenue, dont la fraction dépend du traitement thermique, fait varier l’écrouissage au début de la déformation plastique donc la déformation nécessaire pour atteindre localement la contrainte critique de fissuration par clivage. Ainsi, l’austénite résiduelle permet de diminuer considérablement la température de transition ductile-fragile<br>Hot stamping steels are widely used for lightweight automotive structural parts, because of their excellent combination of formability, strength and ductility. New hot stamping martensitic stainless steel grades have been developed for this application. Among key properties required for automotive structural parts, impact toughness is a useful indicator of crash worthiness. However, the link between microstructure and the brittle fracture resistance of these steels had still to be established. The present work examined the effect of the chemical composition (niobium addition), austenitization heat treatment, and cooling conditions after hot stamping, on the microstructure and impact toughness of these steels. In order to do this, a detailed analysis of the microstructures obtained after various heat treatments was done. The microstructures are complex, with more or less auto-tempered martensitic laths, untransformed ferrite, retained austenite, and fine alloy carbides. The ductile-to-brittle transition behavior was characterized using Charpy tests over a large temperature range. The critical cleavage fracture stress was determined to be around 2400 MPa whatever the microstructure, by applying the local approach to fracture. The main effect of niobium was torefine the grain size, resulting in a strong improvement of the ductile-to-brittle transition behavior by increasing the resistance to cleavage crack propagation. Moreover, the heat treatment impacts the retained austenite fraction and thus modifies incipient plasticity and the strain necessary to reach locally the criticalstress required to trigger cleavage fracture. In this way, retained austenite plays a determining role to decrease the ductile-to-brittle transition temperature

Cette thèse de doctorat étudie les évolutions électorales et partisanes qui se sont produites en France depuis les années 1980, en avançant l'hypothèse d'une rupture lors des élections de 2007. L'analyse du changement électoral s'opère à travers le prisme de la théorie des réalignements et de la théorie de clivages. Ces théories permettent d'articuler les changements de moyen terme, qui relèvent d'une redéfinition du contenu de l'affrontement politique et les changements de long terme, qui renvoient aux mutations de la société et aux grandes lignes de fracture qui la traversent. Pour comprendre le sens d'une élection, il est nécessaire de la replacer dans son enchaînement historique, afin de prendre en compte le chemin de dépendance dans lequel elle s'inscrit ou avec lequel elle rompt. A ce titre, cette thèse souligne l'importance de la périodisation pour rendre plus intelligible la complexité de la vie politique et différencier le changement « spectaculaire » du changement « fondamental ».A partir de la mise en évidence d'un ordre électoral qui s'est cristallisé en 1984, ce travail de thèse analyse les éléments de remise en cause de cet ordre en 2007, en étudiant les résultats électoraux et des données d'enquêtes. La rupture de 2007 ne découle pas d'un choc extérieur au système politique, mais de la stratégie de droitisation de Nicolas Sarkozy, qui débouche sur un rapprochement des électorats de l'UMP et du FN. Depuis 2007, l'ordre électoral ne s'est pas rétabli malgré le redressement du FN. La « révolution Sarkozy » de 2007 n'a pas été effacée, en raison de la poursuite de la radicalisation de l'UMP, tandis que le centre demeure isolé et que la gauche se retrouve dans une impasse, après être revenue au pouvoir. Le désordre observé depuis 2007, avec une forte volatilité électorale et le développement de nouveaux enjeux, correspond à une nouvelle phase de réalignement à l'issue encore incertaine<br>This doctoral thesis studies partisan and electoral evolutions in France since the 1980s. The main hypothesis is that the 2007 elections represent a moment of rupture. Analysis of electoral change relies on realignment theory and cleavage theory. These theories help to articulate medium-term changes, which result from a reshaping of the political competition and long term changes, which stem from evolutions of society and of its main lines of division. An election, in order to be understood, needs to be replaced in a historical perspective, taking into account the path dependence in which it stands or from which it departs. This PhD thesis stresses the importance of periodization for making sense of the complexity of political phenomena, while distinguishing ‘spectacular' change from ‘fundamental' change.Using electoral results and survey data, we first analyze the electoral order instituted in 1984, and second, we explore the features which mark its collapse in 2007. We show that the rupture of 2007 does not result from an external shock, but rather from Nicolas Sarkozy's ‘race to the right' political strategy which put the FN and UMP electorates closer together. Since 2007, the old electoral order has not been reestablished, despite the recovery of the FN. The ‘Sarkozy revolution' of 2007 has not been erased because of the continuing radicalization of the UMP, while the centre is isolated and the left is in disarray following its comeback to power. The disorder observed since 2007, characterized by a high electoral volatility and the rise of new issues, represents a new realignment era with an uncertain future

Dans les structures de grandes dimensions réalisées en acier 16mnd5 et revêtues par soudage àa l'arc avec deux couches d'acier austénitique, des décohésions intergranulaires peuvent être présentes dans le métal de base. Pour pouvoir garantir l'intégrité de la structure, p. Ex. De la cuve dans les centrales nucléaires, on cherche à savoir pourquoi ces défauts se forment, et dans quelles conditions accidentelles, une rupture devient possible. Lors d'une rupture déclenchée à partir d'une DIDR, deux mécanismes se superposent. D'une part, la petite taille de ces défauts diminue la température de la transition de la ténacité, et d'autre part, la fragilité intergranulaire est caracterisée par des valeurs de ténacité plus faibles qu'en clivage. Des essais sur des éprouvettes contenant des DIDR confirment avec 36mpam à -90 C la faible ténacité associée à la rupture intergranulaire. En revanche, pour des températures plus élevées, c'est l'effet de taille qui abaisse la température de transition. Pour la rupture en clivage, on observe une diminution de la température de transition de 60 C pour une réduction du rapport A/W de 0. 5 à 0. 1. Dus à la perte de confinement de la plasticité à la pointe de la fissure, le volume plastifié et la ténacité sont augmentes. L'approche locale avec m=29. 8, =0. 5, #u=2460mpa permet de prédire la transition pour des éprouvettes renfermant des petites ou des grandes fissures. Les facies des décohésions intergranulaires provoquées lors du réchauffage (DIDR) sont caracterisés par un taux élevé de soufre qui diminue en s'éloignant de la ligne de fusion. Fragilisant les joints de grains, les contraintes résiduelles sont partiellement relaxées par fissuration. Il en résulte un facies intergranulaire lisse sans aucune trace de déformation. En revanche, la forme finale du défaut est due à un mécanisme combiné de micro-fluage et de fragilisation par du soufre ségrége qui conduit à la formation de facettes intergranulaires cavitées

Cette thèse a pour objectif principal d’étudier l’effet de la température et de la géométrie sur la ténacité d’un acier ferritique dans la partie basse de la zone de transition ductile-fragile. Ce travail propose de modéliser les mécanismes de rupture observés dans cette zone à l’aide d’une approche locale de rupture. Bien que conformément à l’expérience, la rupture dans la zone de transition résulte d’un couplage entre la rupture fragile et la rupture ductile, la présente thèse se consacre principalement à l’étude du bas de la zone de transition dans laquelle le mécanisme de rupture est principalement fragile. Une étude expérimentale du matériau, un acier ferritique 18MND5, est tout d’abord effectuée. Une base expérimentale, s’appuyant en partie sur des essais existants, a été construite afin de disposer, à différentes températures, d’essais sur des éprouvettes non fissurées et sur des éprouvettes fissurées. Les éprouvettes non fissurées (TC et AE) sont utilisées pour l’étude du comportement élasto-plastique tandis que les éprouvettes fissurées (CT et SENT) sont utilisées pour étudier le comportement à rupture. Une étude fractographique au MEB des faciès de rupture permet dans un premier temps de décrire les mécanismes de rupture en fonction de la géométrie et de la température et dans un deuxième temps, de distinguer les éprouvettes purement fragiles des éprouvettes qui ont une certaine avancée ductile de la fissure. Ensuite, à partir des résultats des observations précédentes, la plasticité et la rupture fragile du matériau sont modélisées. Une nouvelle méthodologie du calcul de la contrainte de Weibull permettant de s’assurer que celle-ci est correctement évaluée est proposée. En particulier, on vérifie que le calcul est convergé en maillage et on filtre les fortes fluctuations de contrainte. Le clivage est décrit à l’aide d’une version modifiée du modèle de Beremin qui permet de prendre en compte l’effet de la déformation plastique sur la contrainte de Weibull. Cette formulation permet d’identifier, à une température donnée, un jeu de paramètre unique pour modéliser la probabilité de rupture sur différentes géométries (CT d’épaisseurs différentes et SENT). Par contre, les paramètres identifiés dépendent de la température. En complément, la thèse a aussi été l’occasion d’initier un travail sur l’endommagement ductile dans la transition tant au niveau de la base expérimentale construite, qui couvre l’ensemble de la zone de transition, qu’au niveau de modélisation de l’endommagement ductile avec l’identification des paramètres du modèle non local GTN sur les éprouvettes axisymétriques. Ces travaux pourront constituer un point de départ pour une modélisation futur du couplage entre la rupture ductile et fragile dans la transition<br>The main goal of this thesis is to study the effect of temperature and geometry on the toughness of a ferritic steel in the lower part of the brittle to ductile transition zone. This work proposes to model the failure mechanisms observed in this zone using a local approach to failure. Although, according to experimental evidences, fracture in the transition zone results from a coupling between brittle and ductile fracture, the present thesis is mainly focused on the study of the lower part of the transition zone in which the fracture mechanism is mainly brittle. An experimental study of the material, a ferritic 18MND5 steel, is first proposed. An experimental database, consisting partially of existing tests was carried in order to have, at different temperatures, tests on uncracked specimens (TC and AE) mainly used for the study of elasto-plastic behaviour and tests on cracked specimens (CT and SENT) to study the fracture behaviour. A fractographic SEM study of the fracture surfaces allows, firstly, to describe the fracture mechanisms as a function of geometry and temperature and, secondly, to distinguish purely brittle specimens from specimens with ductile crack advance. Based on the results of the previous observations, plasticity and brittle fracture of the material are modelled. A new methodology for Weibull stress computation is proposed so as to ensure that it is correctly evaluated. Particularly, it is verified that Weibull computation is converged with respect to the mesh size. A procedure is proposed to filter out strong stress fluctuations. Cleavage is described using a modified version of Beremin's model which takes into account the effect of plastic strains on the Weibull stress. This formulation allows fitting, at a given temperature, of a unique set of parameters to model the fracture probabilities on different geometries (CT of different thicknesses and SENT). The fitted parameters are temperature dependent. In addition, the thesis also provided the opportunity to initiate the modeling of ductile failure in the transition. This includes the construction of a relevant experimental database which now covers the entire transition zone and the use of a non-local GTN type model which is fitted on axisymmetric notched bars. This work could constitute a starting point for future modelling of the coupling between ductile and brittle fracture in the transition