Résumé
Ce travail concerne la modélisation de la surface de charge de plasticité effective pour un matériau biporeux saturé. L’application visée concerne le combustible nucléaire UO2 fortement irradié, étudié par l’IRSN afin d’estimer la tenue des crayons combustibles lors d’un accident de réactivité. Ce matériau a la particularité de posséder, en première approximation, deux populations de cavités saturées : des bulles intragranulaires sphériques, de l’ordre de quelques nanomètres et des bulles intergranulaires, plutôt lenticulaires et de l’ordre du micromètre. A haute température, ce matériau est principalement ductile et les deux populations de cavités sont soumises à des pressions internes dues aux gaz de fission qu’elles contiennent. Des modèles pour déterminer la surface de charge de plasticité effective pour un tel matériau biporeux saturé ont été proposés dans [Vincent, Monerie, Suquet, 2009] et sont brièvement rappelés. Une procédure d’homogénéisation en deux étapes a été retenue : en homogénéisant le comportement du milieu à la plus petite échelle contenant les bulles intragranulaires sphériques, puis en homogénéisant le comportement du milieu à l’échelle supérieure constitué du milieu précédent dans lequel sont placées les bulles intergranulaires ellipsoïdales aplaties. Le modèle principal est basé sur l’approche variationnelle de Ponte Castañeda (ou méthode sécante modifiée) appliquée à une matrice de type Gurson contenant des cavités ellipsoïdales aplaties. Un deuxième modèle, généralisant l’approche de [Gologanu et al., 1994] aux matériaux à matrice compressible, également proposé dans l’article de [Vincent et al., 2009], a récemment été étendu au cas des cavités saturées. La pertinence des modèles est vérifiée par comparaison avec des simulations numériques par transformées de Fourier rapides (FFT, [Michel et al., 2000]). Des simulations sur des volumes contenant plus de 500 cavités ellipsoïdales dans une matrice de Gurson ont notamment été réalisées. L’effet des pressions dans les cavités est correctement reproduit par les modèles.