Construction d'un modèle de mécanique des champs de dislocations appliqué au comportement viscoplastique des polycristaux de dioxyde d'uranium

Le dioxyde d’uranium (UO2) polycristallin, formé en pastilles, est utilisé comme combustible nucléaire dans les réacteurs à eau pressurisée (REP). À haute température, son comportement viscoplastique est régi par le mouvement des dislocations. Pour modéliser ce comportement à l’échelle de quelques grains, les modèles de plasticité cristalline supposent que les dislocations sont distribuées de manière équilibrée dans le matériau. Ces populations de dislocations, distribuées de manière équilibrée, sont appelées SSDs (statistically stored dislocations). Des observations sur des pastilles déformées montrent que lors de la déformation, les dislocations peuvent s’agglomérer sous forme de murs, divisant parfois le grain en sous-grains. Ces dislocations, responsables de la déformation du réseau, sont des dislocations en excès, qui ne sont plus distribuées de manière équilibrée. Elles sont dites géométriquement nécessaires (geometrically necessary dislocations ou GNDs). Les modèles standard de plasticité cristalline ne les prennent pas en compte. Pour les modéliser, il faut recourir à la mécanique des champs de dislocations (Field Dislocation Mechanics ou FDM), qui ajoute des équations de transport pour assurer la circulation de ces dislocations à l’échelle des grains. À cette fin, nous avons construit un modèle de mécanique des champs de dislocations (FDM) par homogénéisation. Dans un premier temps, chaque dislocation est décrite à l’échelle microscopique par son tenseur de Nye, associé à un champ de déformation plastique. Les équations fondamentales concernant le mouvement des dislocations et la plasticité associée sont développées. Les équations microscopiques sont ensuite ...