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Les matériaux du nucléaire - Modélisation et simulation des matériaux de structure

Les outils de la modélisation


Afin de guider la conception des matériaux pour le nucléaire et de prévoir leur comportement, les outils de modélisation et de simulation
sont devenus indispensables. Ce chapitre décrit toute une palette d’outils de modélisation, depuis l’échelle atomique jusqu’à l’échelle macroscopique.

Publié le 25 juillet 2016

​L’approche multi-échelles de la modélisation des matériaux

  • Les outils de la modélisation physique des matériaux pour le nucléaire
  • Les outils de la modélisation mécanique des matériaux pour le nucléaire


Les calculs électroniques ab initio pour la matière condensée

  • La théorie de la fonctionnelle de la densité
    • Mise en oeuvre numérique : pseudopotentiels et fonctions de base
    • Les codes de calcul


Les potentiels interatomiques

Le paysage énergétique à l'échelle atomique

Les simulations de dynamique moléculaire

Potentiels thermodynamiques et potentiels de force moyenne

Les diagrammes de phase

  • La thermodynamique du réseau rigide
    • Le modèle d’Ising
    • L’entropie de configuration
    • Les autres sources d’entropie
  • La méthode CALPHAD
    • Le choix des données expérimentales
    • Le choix des modèles thermodynamiques
    • Le principe de l’optimisation
    • Le calcul d’un diagramme de phases


La simulation des dommages primaires dans les matériaux en réacteur

  • Les dommages primaires
  • L’approximation des collisions binaires
  • Les estimateurs des dommages primaires
  • Les dommages primaires dans les ODS
  • La limitation de l’approximation des collisions binaires


Les modèles cinétiques

  • Monte-Carlo cinétique atomique (AKMC)
  • Les équations de diffusion en champ moyen
  • Monte-Carlo cinétique sur objets (OKMC) et sur événements (EKMC)
  • La dynamique d’amas


La dynamique des dislocations

  • Le principe de la dynamique des dislocations
    • Les forces exercées sur les dislocations
    • La vitesse des dislocations
    • Les collisions et recombinaisons des dislocations
  • Le code NUMODIS


La production de microstructures de matériaux pour la simulation

  • Les microstructures réelles
  • La génération de microstructures virtuelles


La viscoplasticité cristalline

  • Quelques exemples d’application de la viscoplasticité cristalline aux matériaux du nucléaire
    • Fatigue et fluage à haute température des aciers martensitiques
    • Le durcissement d'irradiation
    • Localisation de la déformation


Les méthodes d’homogénéisation en mécanique des milieux continus

  • L’approche analytique de l’homogénéisation
  • L’approche numérique de l’homogénéisation
  • La confrontation des méthodes analytiques et numériques d'homogénéisation


Approche locale et approche probabiliste de la rupture des matériaux

  • L’approche locale de la rupture
  • L’approche probabiliste de la rupture
  • Endommagement et rupture dans le volume élémentaire
  • La modélisation des réseaux de fissures