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Contribution à la modélisation du couplage mécanique-chimique de l'évolution de l'interface pastille-gaine sous irradiation
No full textDans un souci de démontrer l'intégrité de l'ensemble des crayons composant les assemblages combustibles utilisés dans les centrales nucléaires, EDF R&D développe depuis plusieurs années le code de calcul CYRANO3. Ce dernier a pour but principal de modéliser le comportement du combustible nucléaire en condition normale et incidentelle par une description "1,5D" du crayon. Cette thèse, fruit d'une collaboration entre EDF R&D, le CEA et l'Université de Bourgogne, s'inscrit dans une démarche d'intégration dans CYRANO3 du phénomène de corrosion interne de la gaine qui pourrait influer sur le comportement de concepts de couples pastille-gaine à l'étude chez EDF. En effet, lors de la combustion en réacteur nucléaire à eau pressurisée (REP), le gonflement de la pastille associé au fluage en compression de la gaine conduit à la fermeture du jeu pastille-gaine et à l'établissement d'un contact fort. Conjointement à l'évolution de ce contact, une couche de zircone d'environ 10 µm d'épaisseur se développe en face interne de gaine, d'abord localement, puis s'étend de plus en plus. D'après les examens métallographiques, il apparaît que c'est à cause de cette couche de zircone que la pastille et la gaine adhèrent à fort taux de combustion, constituant le phénomène de corrosion interne.\\L'objectif principal de cette thèse est d'identifier les mécanismes prépondérants qui mènent, après formation, à la croissance de cette couche, dans l'optique d'apporter une aide à l'analyse de différents couples pastille-gaine. Pour cela, il s'avère pertinent, dans un premier temps, d'utiliser un modèle thermodynamique couplant la mécanique et la diffusion d'oxygène dans la gaine, afin de simuler les interactions mécano-chimiques pastille-gaine qui accompagnent le développement de la couche de zircone interne. Il apparaît que le rôle des contraintes mécaniques est surtout lié aux propriétés de la gaine et non à l'interaction mécanique entre la pastille et la gaine.\\Un composant informatique est ensuite créé. Il permet de simuler la cinétique de croissance de zircone interne, basée sur une transposition 1D de la modélisation précédente, ainsi que la migration balistique des produits de fission. Associé à l'environnement de calcul thermochimique d'EDF R&D, qui intègre un code de neutronique et un code de thermochimie, il est utilisé en post-traitement de CYRANO3 pour analyser 3 concepts de gainage industriel (gaine standard, gaine pré-oxydée, gaine avec liner) dans leurs conditions de fonctionnement normal en REP vis-à-vis du phénomène de corrosion interne. Les résultats obtenus montrent l'intérêt d'analyser finement les comportements mécaniques et chimiques de l'interface pastille-gaine afin de différencier ces 3 concepts de gaine vis-à-vis de leurs propriétés d'adhérence avec la pastille. Cette étude ouvre ainsi la porte à des investigations expérimentales plus poussées ainsi qu'à l'enrichissement de la modélisation proposée.Pas de résumé en anglais
Contribution to the study of interaction between residual stress and oxygen diffusion in a deformable and reactive solid
No full textCette thèse a pour objet la mise en évidence des interactions entre un champ de contraintes mécaniques et un champ de composition dans un processus de diffusion de matière au sein d’un solide déformable réactif. Notre travail a évolué chronologiquement de l’étude paramétrique numérique, vers la mise en ouvre expérimentale d’une démarche destinée a révéler le rôle moteur des contraintes dans la diffusion de matière.Différentes sources de contraintes mécaniques ont tout d'abord été analysées numériquement a travers leurs impacts sur le processus de diffusion d'oxygène dans un métal (Zr) ou une céramique (UO2) soumis à un environnement oxydant. Cette approche a permis entre autres : de dégager un procédé de traitement de surface (grenaillage) susceptible d'engendrer un champs de contraintes résiduelles particulier comme préalable à la mise en ouvre d'une étude expérimentale destinées à valider les conclusions numériques ; de mettre en évidence le caractère stabilisateur de la contrainte sur la morphologie ondulée d'une interface oxyde/métal (cas du Zr).Dans l'approche expérimentale, différents outils ont été exploités pour caractériser le matériau (SDL, MEB, ATG, MTI, microdureté). Ils ont permis la mise en évidence d'une influence forte de la durée de grenaillage sur le ralentissement de l'oxydation. L’analyse comparative des résultats expérimentaux et de simulations est révélatrice d’intéractions fortes entre les champs de contraintes et de composition induits par les différents traitements (grenaillage et/ou pré-oxydation)The aim of this PhD work is to highlight the interactions between the mechanical stress and the chemical composition within diffusion of matter process for a reactive solid. The chronological evolution of our work goes from a parametric numerical study to an experimental study and reveals the role of mechanical stresses on the oxygen diffusion process.Different origins of mechanical stress were first numerically analysed from the point of view of their impacts on the process of oxygen diffusion into a metal (Zr) or a ceramic (UO2) subjected to an oxidizing environment. This approach allowed us: to identify a surface treatment (shot-peening) able to generate a residual specific stress field, as a starting point for an experimental study implementation in order to validate the numerical study conclusions; to highlight the ability of the stress field on the stabilisation of the morphology of an undulated metal/oxide interface (case of Zr).In the experimental approach, different technics were used to characterize the material (GDOS, SEM, TGA, hole-drilling method, micro-hardness tests). They permitted the detection of a strong influence of shot-peening on the oxidation rate. The comparison of experimental and numerical simulation results reveals strong interactions between stress and compositions fields induced by the different treatments (shot-peening and/or pre-oxidation
Influence of alloying elements on high temperature oxidation of new titanium alloys for aeronautical applications
No full textLa réduction des émissions polluantes constitue un enjeu stratégique majeur pour l'industrie aéronautique. Les matériaux contribuent grandement au développement de solutions innovantes pour une aviation plus « verte ». Les besoins actuels clairement identifiés sont les suivants : augmenter les propriétés en température des matériaux et contribuer à réduire la masse totale de l’aéronef. Dans le domaine des matériaux métalliques, les alliages de titane présentent une excellente résistance mécanique spécifique et une bonne résistance à la corrosion qui les rendent particulièrement compétitifs face aux aciers et aux superalliages base nickel jusqu’à des températures de l’ordre de 550°C. On les retrouve ainsi dans les moteurs d'avion notamment pour les aubes et disques de compresseur, les carters, ainsi que dans les structures, pour les mâts réacteurs ou encore les trains d’atterrissage. L’augmentation prévue des températures de service des futures turbomachines aéronautiques va entraîner une augmentation des températures de fonctionnement entre autres au niveau du compresseur, et va se répercuter sur le mât réacteur supportant les moteurs. Les défis industriels actuels portent ainsi sur l’amélioration de la tenue en température des alliages de titane. L’objectif général est donc de maîtriser ou dépasser 650°C, avec en corollaire la nécessité de conserver, voire d’améliorer, les propriétés d’emploi spécifiques à l’application visée.Dans le cadre du projet ANR ALTITUDE (2019-2013), l’objectif de la thèse est d’étudier le comportement d’un nouvel alliage proche de l’alliage de titane Ti6242S en faisant varier les compositions en divers éléments d’additions.Le comportement à haute température de 14 nuances d’alliages sera étudié. Cela se traduira principalement par la caractérisation, de la cinétique de prise de masse des différentes nuances sous air à différentes températures (550°C, 600°C et 650°C) et à des durées allant de 3000h à 650°C et 10 000h à 560°C. Ces expériences seront suivies d’analyses (DRX, MEB, spectroscopie RAMAN, SIMS, XPS et nucléaires). Elles permettront d’identifier quatre nuances qui feront l’objet d’études plus approfondies. En plus de pouvoir déterminer les alliages les plus intéressant en termes d’oxydation à haute température, ces études permettront d’identifier le rôle des éléments d’addition de façon individuel et combiné dans le comportement de l’oxydation dans les alliages de titane. Les résultats et analyses de ces études mèneront à l’élaboration d’un nouvel alliage de titane optimisé en ce sens dont le comportement à l’oxydation à haute température sera étudié après cette thèse, dans la seconde phase du projet ANR.Reducing pollutant emissions is a major strategic issue for the aviation industry. Materials contribute greatly to the development of innovative solutions for greener aviation. The current needs clearly identified are: to increase the temperature properties of the materials and to help reduce the total mass of the aircraft. In the field of metallic materials, titanium alloys have an excellent specific mechanical strength and good corrosion resistance which make them particularly competitive with nickel-based steels and superalloys up to temperatures of about 550 ° C. They are thus found in aircraft engines, particularly for compressor blades and discs, casings, as well as in structures, for engine masts or landing gear. The expected increase in service temperatures of future aerospace turbomachines will lead to an increase in operating temperatures, among others in the compressor, and will be reflected in the engine-supporting engine pylon. The current industrial challenges thus relate to improving the temperature resistance of titanium alloys. The general objective is therefore to control or exceed 650 ° C, with the consequent need to maintain or improve the specific application properties of the intended application.As part of the ANR ALTITUDE project (2019-2013), the objective of the thesis is to study the behavior of a new alloy similar to the Ti6242S titanium alloy by varying the compositions of various addition elements.The high temperature behavior of 14 alloy grades will be studied. This will mainly result in the characterization of the weight gain kinetics of the different grades under air at different temperatures (550°C, 600°C and 650°C) and at durations ranging from 3000h to 650°C and 10,000h at 560°C. These experiments will be followed by analyzes (XRD, SEM, RAMAN spectroscopy, SIMS, XPS and nuclear). They will make it possible to identify four nuances that will be the subject of more in-depth studies. In addition to being able to determine the most interesting alloys in terms of high temperature oxidation, these studies will make it possible to identify the role of addition elements individually and combined in the behavior of oxidation in titanium alloys. The results and analyzes of these studies will lead to the development of a new titanium alloy optimized in this sense, whose behavior at high temperature oxidation will be studied after this thesis, in the second phase of the ANR project
Local probe microwave spectroscopy study of physico-chemical properties induced by oxygen diffusion in metallic materials
No full textDans différents secteurs industriels, la résistance des pièces métalliques à des conditions extrêmes est un problème majeur, ce qui influe sur leur durabilité. Les environnements de fonctionnement sévères, caractérisés par des températures et des pressions élevées, peuvent compromettre l’intégrité des matériaux métalliques. Sous de telles contraintes, la migration de composants chimiques légers, tel que l’oxygène et l’azote, peut se produire au sein de la structure métallique, provoquant des changements indésirables (perte de ductilité, augmentation de la corrosion). Identifier précisément la présence et la distribution de ces éléments légers dans les matériaux métalliques est une tâche complexe. Les méthodes de caractérisation usuelles sont souvent limitées dans leur capacité à détecter ces éléments, en particulier à l'échelle nanométrique. Par conséquent, il est nécessaire de développer de nouvelles techniques de nano-caractérisation plus sensibles avec une meilleur résolution. Dans ce contexte, le développement d'une spectroscopie micro-onde locale basé sur la microscopie à force atomique offre une solution prometteuse. Cette technologie permet une caractérisation précise des propriétés mécanochimiques des échantillons métalliques enrichis en oxygène. Cette méthode de caractérisation ouvre la voie à l’étude d’autres enrichissements locaux par des éléments légers comme la nitruration, la cémentation ou l’hydruration.In different industrial sectors, the resistance of metal parts to extreme conditions is a major issue, affecting their durability. Severe operating environments, characterized by high temperatures and pressures, can compromise the integrity of metallic materials. Under such stresses, migration of light chemical components, such as oxygen and nitrogen, can occur within the metal structure, causing undesirable changes (loss of ductility, increased corrosion). Precisely identifying the presence and distribution of these light elements in metallic materials is a complex task. Conventional characterization methods are often limited in their ability to detect these elements, particularly at the nanometric scale. Consequently, there is a need to develop new, more sensitive nano characterization techniques with better resolution. In this context, the development of a local microwave spectroscopy based on atomic force microscopy offers a promising solution. This technology enables precise characterization of the mechanochemical properties of oxygen-enriched metal samples. This characterization method paves the way for the study of other local enrichments with light elements, such as nitriding, carburizing or hydriding
Modélisation expérimentale et numérique de la lubrification des paliers compliants sous chargement dynamique
No full textthèse en co-tutelle entre l'Université de Poitiers et l'Université "Politehnica" de BucarestThe elastic bearings lubrication such as the connecting –rod bearings must consider he hydrodynamic effects as well as the elastic deformations of the structures. In order to appreciate the validity of the existent numerical models, comparisons with real phenomena must be done. This comparisons need the employment of experimental devices and measurement methods. In order to proceed to a comparison with numerical results, an original experimental device has been built. This device respect the connecting-rod / crankshaft kinematics and use of schematic connecting-rod models. The used methods are the photoelasticity and the digital image correlation method. The first is used in order to visualise the stress generated by the pressure field inside the model and the second is employed to measure the lubricant film thickness. The comparison with the numerical results shows very good agreement between the calculated and measured isochromes fringe pattern, which means that the film pressure is correctly calculated. The film thickness shows o good agreement on almost all the functioning cycle but less at 30° before and after the explosion moment. The viscoelasticity is considered to be responsible of this behaviour. The numerical part of this work is based on the squeeze film phenomena study by the modification of existent numerical algorithm. After a comparison with an analytic study, which support the validation of the numerical code, the problem of the connecting-rod small end bearing is considered. The influence of the shaft elasticity, of the piezoviscosity of the lubricant, the location of the supply holes is studied too.La lubrification des paliers compliants tels les paliers de bielle doit prendre en compte les effets hydrodynamiques ainsi que les déformations élastiques des structures. Pour pouvoir juger de la validité des modèles numériques existants, des comparaisons avec des phénomènes réels doivent être faites. De telles comparaisons nécessitent l'utilisation de dispositifs expérimentaux et de méthodes de mesure. Afin d'effectuer une comparaison avec les résultats numériques, un dispositif expérimental original a été réalisé. Ce dispositif respecte la cinématique du système bielle ‑ manivelle et utilise des modèles schématiques de bielle. Il fournit des résultats sur les phénomènes élastohydrodynamiques sous chargement dynamique.Les méthodes de mesure utilisées sont la photoélasticimétrie et la corrélation d'images numériques. La première est utilisée pour visualiser l'état des contraintes généré dans la structure du modèle de bielle par la pression du film de lubrifiant et la seconde sert à mesurer l'épaisseur du film d'huile dans le palier. La comparaison avec la modélisation numérique montre une très bonne concordance entre le réseau de franges d'isochromes visualisé expérimentalement et celui calculé numériquement. Quant à l'épaisseur de film, la concordance est bonne sur tout le cycle sauf sur 30° d'angle de vilebrequin avant et après l'explosion. Cette non-concordance est mise au compte de la viscoélasticité du matériau. La partie numérique de ce travail consiste en l'étude des phénomènes d'écrasement du film de lubrifiant par la modification du code de calcul existant. Après une comparaison avec une étude simple analytique, qui valide la justesse de la modélisation numérique, le problème de la lubrification des paliers de pied de bielle est abordé. L'influence des divers caractéristiques telles que l'élasticité de l'arbre, la piézoviscosité du lubrifiant, la position des cuvettes d'alimentation, est également étudiée
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Get PDFThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Variations on the Author
Get PDF“Variations on the Author” discusses two of Eduardo Coutinho’s recent films (Um Dia na Vida, from 2010, and Últimas Conversas, posthumously released in 2015) and their contribution to the general question of documentary authorship. The director’s filmography is characterized by a consistent yet self-effacing form of authorial self-inscription: Coutinho often features as an interviewer that rather than express opinions propels discourses; an interviewer that is good at listening. This mode of self-inscription characterizes him as an author who is not expressive but who is nonetheless markedly present on the screen. In Um Dia na Vida, however, Coutinho is completely absent form the image, while Últimas Conversas, on the contrary, includes a confessional prologue that moves the director from the margins to the center of his films. This article examines the ways in which these works stand out in the filmography of a director who offers new insights into the notion of cinematic authorship
Appropriate Similarity Measures for Author Cocitation Analysis
Get PDFWe provide a number of new insights into the methodological discussion about author cocitation analysis. We first argue that the use of the Pearson correlation for measuring the similarity between authors’ cocitation profiles is not very satisfactory. We then discuss what kind of similarity measures may be used as an alternative to the Pearson correlation. We consider three similarity measures in particular. One is the well-known cosine. The other two similarity measures have not been used before in the bibliometric literature. Finally, we show by means of an example that our findings have a high practical relevance.information science;Pearson correlation;cosine;similarity measure;author cocitation analysis
Dispelling the Myths Behind First-author Citation Counts
Get PDFWe conducted a full-scale evaluative citation analysis study of scholars in the XML research field to explore just how different from each other author rankings resulting from different citation counting methods actually are, and to demonstrate the capability of emerging data and tools on the Web in supporting more realistic citation counting methods. Our results contest some common arguments for the continued
use of first-author citation counts in the evaluation of scholars, such as high correlations between author rankings by first-author citation counts and other citation
counting methods, and high costs of using more realistic citation counting methods that are not well-supported by the ISI databases. It is argued that increasingly available digital full text research papers make it possible for citation analysis studies to go beyond what the ISI databases have directly supported and to employ more
sophisticated methods
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