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AbstractAbstract
[en] Understanding and predicting the fatigue damage is a major issue in the design of the sodium-gas heat exchanger of the next generation of nuclear reactors. Cyclic tests were carried out on 316L SS specimens with different thicknesses, for two very different grain sizes, in order to quantify the influence of these parameters on the fatigue lifetime. Then, cyclic tests interrupted by microscopy observations (SEM) allowed the understanding of the early stages of fatigue damage induced by a large grain size specimen. Finite element simulations of the cyclic deformation of crystalline aggregates were performed with the Cast3M software. The localization of plasticity in the form of persistent slip bands (PSBs) is considered. The increase of the vacancy concentration in the PSBs, leading to their dilatation is introduced. Predictions of the PSB extrusion through impinged GBs and of the associated stress fields were studied. All these predictions, coupled with two damage models, made possible to predict the number of cycles to intergranular microcrack initiation. Finally, comparisons between experimental measurements and predictions of (i) the PSB extrusion through GBs and (ii) the number of cycles to microcrack initiation are made. The effects of material, nature of GBs and loading conditions on fatigue crack initiation mechanisms are finally discussed. (author)
[fr]
La comprehension et la prediction de l'endommagement par fatigue est un enjeu majeur dans la conception de l'echangeur de chaleur sodium-gaz de la prochaine generation de reacteurs nucleaire. Des essais cycliques a rupture ont ete realises sur des eprouvettes en acier 316L a differentes epaisseurs, pour deux tailles de grains tres differentes afin de quantifier l'influence de ces parametres sur la duree de vie. Ensuite, des essais cycliques interrompus par des seances de microscopie (MEB) ont permis la comprehension des stades precoces de l'endommagement par fatigue induits par une forte taille de grains.Des simulations numeriques par elements finis de la deformation cyclique d'agregats cristallins ont ete realisees avec le logiciel Cast3M. La localisation de la plasticite sous forme de bandes de glissement persistantes (BGPs) est consideree. L'accroissement de la concentration des lacunes au sein des BGPs induisant une dilatation de ces dernieres est introduit. Des predictions de l'evolution des extrusions formees au travers des joints impactes par les BGPs ainsi que les champs de contraintes associes ont ete etudiees. L'ensemble de ces predictions couplees a deux modeles d'endommagement ont permis la prediction du nombre de cycles a initiation de microfissures intergranulaires. Finalement, des comparaisons entre mesures experimentales et predictions (i) des extrusions des BGPs au travers des joints de grains et (ii) du nombre de cycles a initiation des fissures sont realisees. Les effets de materiau, de nature des joints de grains et de chargement sur les mecanismes d'initiation de fissures de fatigue sont finalement discutes. (auteur)Original Title
Etude de la duree de vie et de l'endommagement intergranulaire par fatigue des metaux cubiques a faces centrees: influence de la taille de grains et de l'epaisseur d'eprouvette
Primary Subject
Source
19 Sep 2019; 316 p; 137 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses; Sciences Mecaniques, Acoustique, Electronique et Robotique
Record Type
Report
Literature Type
Thesis/Dissertation
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