Thermomécanique rapide

Phénomènes thermomécaniques rapides

Lors d’une agression nucléaire (e.g. explosion), le dépôt d’énergie quasi-instantané généré par l’arrivée des photons sur une structure, induit des contraintes thermomécaniques très importantes. Dans la perspective d’évaluer la vulnérabilité des systèmes mécaniques à une telle sollicitation, les problématiques suivantes sont ainsi traitées :

• Thermochoc – onde de contrainte
• Impulsion
• Réponse structurale et thermostructurale

NUCLETUDES dispose de codes de calcul permettant de traiter l’ensemble de ces problématiques ainsi que l’étape amont de calcul de dépôt d’énergie (codes analytiques et Monte-Carlo).

Le savoir-faire spécifique de NUCLETUDES sur ces aspects réside dans la création de modèles comportementaux adaptés à des dépôts d’énergie très brefs (quelques dizaines de nanosecondes) pour différents types de matériaux.

La compétence de NUCLETUDES inclut également la validation de ces modèles au travers d’essais dédiés utilisant des moyens d’essais propres à la Société, en particulier le moyen STAEL .

On notera que ce type d’essai requiert de définir de manière rigoureuse le protocole expérimental.

Comportement des matériaux au thermochoc

Les conséquences potentielles d’un thermochoc sur un matériau vont de la contrainte à la rupture en passant par l’endommagement.
L’évaluation de la tenue d’un matériau vis-à-vis d’un thermochoc est faite à partir de codes hydrodynamiques 1D, 2D ou 3D combinés à des modèles spécifiques adaptés aux matériaux et systèmes étudiés.

  Exemples

Modèle mésomécanique d’un matériau composite 3D :                             

Etude du comportement d’un tissu fin

Impulsion

L’étude de l’impulsion correspond à la détermination de la mise en vitesse des objets suite au changement de phase des matériaux.

Réponse structurale et thermostructurale

L’étude de la réponse structurale et thermostructurale traite du comportement aux temps longs de sous-systèmes et de systèmes prenant en compte :

• Contraintes – déformées
• Transfert de chaleur
• Modes vibratoires

Mode vibratoire d'un tronc de cône :