Modélisation thermomécanique et analyse de la durabilité d’échangeurs thermiques à plaques soudées

Summary :
L’objectif de ce travail est de proposer une méthodologie simple pour évaluer l’intégrité et la durée de vie d’échangeurs thermiques soudés. Une approche à deux échelles est proposée. Une description macroscopique avec la prise en compte de la structure de l’échangeur est menée pour permettre des calculs thermoélastiques par éléments finis. La réponse mécanique de l’échangeur pour des chargements thermiques, cycliques, simples est évaluée. Notamment, les zones de concentration de contraintes sont repérées. A partir cette étude, une étude micromécanique du comportement du matériau composant l’échangeur est menée. Le matériau considéré est un acier 316L. Son comportement élastoplastique est identifié avec un écrouissage isotrope et cinématique.

La tenue mécanique pour des chargements en fatigue oligocyclique est évaluée à l’aide d’un dispositif de flexion 4 points alternée et un critère de Manson-Coffin est identifié. Ce critère est utilisé pour évaluer le nombre de cycle admissible par l’échangeur pour une amplitude de chargement donnée. Pour cela, la déformation plastique attendue dans l’échangeur est évaluée à partir d’une équivalence en énergie aux endroits où la contrainte se concentre. Les prédictions du modèle ont été comparées de manière satisfaisante avec les résultats expérimentaux menés sur un échangeur test, pour la réponse thermoélastique que pour l’évaluation du nombre de cycles à rupture.