FR3101421A1 - Device for applying a differential bi-axial load to a sample - Google Patents
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Abstract
L’invention se rapporte à un dispositif d’essai mécanique permettant de mettre un échantillon (100) tubulaire sous charge bi-axiale à l’aide d’un unique vérin. Pour ce faire, le dispositif comprend deux ensembles (1A, 1B) mobiles l’un par rapport à l’autre selon une direction de déplacement (D1). Chaque ensemble (1A, 1B) comprend un piston (6A, 6B) et un tirant (7A, 7B) agencés pour comprimer un média (110) placé dans l’échantillon (100) et tracter simultanément l’échantillon (100) selon la direction de déplacement (D1). De préférence pour chacun de ces ensembles (1A, 1B), le piston (6A, 6B) et le tirant (7A, 7B) sont reliés l’un à l’autre par un mécanisme de transmission (11A-13A, 11B-13B) configuré de sorte que le déplacement relatif des pistons (6A, 6B) entraîne un déplacement relatif des tirants (7A, 7B) d’amplitude différente. Figure pour l’abrégé : Fig. 2The invention relates to a mechanical testing device for placing a tubular sample (100) under biaxial load using a single cylinder. To do this, the device comprises two sets (1A, 1B) movable relative to each other in a direction of movement (D1). Each assembly (1A, 1B) comprises a piston (6A, 6B) and a tie rod (7A, 7B) arranged to compress a medium (110) placed in the sample (100) and simultaneously pull the sample (100) according to the direction of travel (D1). Preferably for each of these assemblies (1A, 1B), the piston (6A, 6B) and the tie rod (7A, 7B) are connected to each other by a transmission mechanism (11A-13A, 11B-13B ) configured so that the relative movement of the pistons (6A, 6B) causes a relative movement of the tie rods (7A, 7B) of different amplitude. Figure for the abstract: Fig. 2
Description
L’invention se rapporte au domaine des dispositifs d’étude du comportement mécanique de matériaux.The invention relates to the field of devices for studying the mechanical behavior of materials.
De manière non limitative, l’invention concerne plus spécifiquement l’étude du comportement mécanique d’un échantillon de gaine de combustible nucléaire soumis à une charge bi-axiale. Dans une application particulière, l’échantillon provient d’une gaine irradiée dans un réacteur nucléaire.In a non-limiting way, the invention relates more specifically to the study of the mechanical behavior of a sample of nuclear fuel cladding subjected to a biaxial load. In a particular application, the sample comes from an irradiated sheath in a nuclear reactor.
État de la technique antérieureState of the prior art
Dans un réacteur nucléaire tel qu’un réacteur à eau pressurisée, le combustible se trouve typiquement sous forme de pastilles contenant la matière fissile empilées dans une gaine tubulaire métallique formant un crayon combustible. L’assemblage de plusieurs crayons combustibles constitue le cœur d’un tel réacteur.In a nuclear reactor such as a pressurized water reactor, the fuel is typically in the form of pellets containing the fissile material stacked in a tubular metal sheath forming a fuel rod. The assembly of several fuel rods constitutes the heart of such a reactor.
Le combustible étant la principale source potentielle de pollution radioactive de l’environnement en cas de situation accidentelle, il importe de garantir la tenue des gaines qui forment la première barrière de confinement des produits de fission radioactifs, et par conséquent de connaître leur comportement mécanique dans les différentes situations de fonctionnement du réacteur, y compris en cas d’événement nucléaire de type incident ou accident.Since the fuel is the main potential source of radioactive pollution of the environment in the event of an accident situation, it is important to guarantee the strength of the sheaths which form the first confinement barrier of the radioactive fission products, and consequently to know their mechanical behavior in the various reactor operating situations, including in the event of a nuclear incident or accident.
Les crayons combustibles sont soumis à des conditions extrêmes entraînant notamment des déplacements, fissuration et gonflement des pastilles, ce qui impose aux gaines des déformations axiales et diamétrales. Notamment en fonctionnement incidentel, il existe un risque de rupture de gaine par interaction pastille-gaine. Le rapport de bi-axialité, c’est-à-dire le rapport entre la déformation axiale (ou longitudinale) et la déformation diamétrale, se situe généralement entre 0 et 1.The fuel rods are subjected to extreme conditions resulting in particular in displacements, cracking and swelling of the pellets, which imposes on the claddings axial and diametrical deformations. Particularly in incidental operation, there is a risk of sheath rupture by pad-sheath interaction. The bi-axiality ratio, i.e. the ratio between the axial (or longitudinal) strain and the diametrical strain, is generally between 0 and 1.
On connaît dans l’état de la technique antérieure des dispositifs prévus pour imposer de telles charges bi-axiales à un échantillon tubulaire afin d’en étudier le comportement mécanique.Devices designed to impose such biaxial loads on a tubular sample in order to study its mechanical behavior are known in the state of the prior art.
Un dispositif d’essai conventionnel comprend plusieurs vérins indépendants permettant d’appliquer sur un échantillon tubulaire simultanément un effort d’allongement et un effort de déformation diamétrale. L’effort d’allongement est obtenu par traction des extrémités de l’échantillon à l’aide de l’un au moins des vérins. L’effort de déformation diamétrale est obtenu par compression d’un média expansible placé à l’intérieur de l’échantillon tubulaire, la compression de ce média résultant de l’action d’au moins un autre de ces vérins.A conventional test device comprises several independent cylinders allowing the simultaneous application of an elongation force and a diametrical deformation force to a tubular sample. The elongation force is obtained by pulling the ends of the sample using at least one of the cylinders. The diametrical deformation force is obtained by compression of an expandable medium placed inside the tubular sample, the compression of this medium resulting from the action of at least one other of these cylinders.
Un tel dispositif d’essai n’est pas compatible avec les installations standards dédiées à la caractérisation de matériaux irradiés, et nécessiterait de fabriquer une installation spécifique pour étudier le comportement mécanique d’un échantillon de gaine de combustible nucléaire irradiée. En effet, une installation standard comprend une enceinte blindée dans laquelle peut être placée une machine d’essai de traction à vérin unique.Such a test device is not compatible with standard facilities dedicated to the characterization of irradiated materials, and would require the manufacture of a specific facility to study the mechanical behavior of a sample of irradiated nuclear fuel cladding. Indeed, a standard installation includes a shielded enclosure in which a single-cylinder tensile testing machine can be placed.
Un autre dispositif compatible avec les installations standards est décrit dans le document FR 3 041 097 A1. Ce dispositif prend la forme d’un inverseur de force permettant d’exercer simultanément, sous l’action d’un unique vérin, un effort d’allongement de l’échantillon tubulaire, par traction de ses extrémités, et un effort de déformation diamétrale par compression d’un média expansible placé à l’intérieur de l’échantillon tubulaire.Another device compatible with standard installations is described in document FR 3 041 097 A1. This device takes the form of a force inverter making it possible to exert simultaneously, under the action of a single cylinder, an elongation force on the tubular sample, by traction of its ends, and a diametrical deformation force. by compression of an expandable medium placed inside the tubular sample.
Afin d’éviter la rupture en traction de l’échantillon avant que celui-ci ne soit déformé diamétralement par le média, il est prévu dans ce document un mode de réalisation dans lequel les tirants exerçant l’effort d’allongement sont déformables. Le matériau approprié, c’est-à-dire capable de conférer à un tel tirant la limite d’élasticité et les caractéristiques d’écrouissage requises, peut toutefois s’avérer difficile à trouver. De plus, le dimensionnement précis de tirants déformables nécessite de connaître préalablement le comportement mécanique de l’échantillon. Or cette information n’est pas toujours disponible, notamment dans le cadre d’essais simulant un accident de réactivité, pour lequel l’échantillon est chauffé très rapidement. En effet, la température à laquelle est chauffé l’échantillon en fonction de temps, et par suite son comportement mécanique, ne sont pas parfaitement maîtrisés dans une telle situation. Cette information n’est pas non plus toujours disponible lorsque l’échantillon a été irradié.In order to avoid the sample breaking under tension before it is diametrically deformed by the media, this document provides for an embodiment in which the tie rods exerting the elongation force are deformable. The appropriate material, i.e. capable of giving such a tie the required yield strength and hardening characteristics, can however prove difficult to find. In addition, the precise dimensioning of deformable tie rods requires prior knowledge of the mechanical behavior of the sample. However, this information is not always available, particularly in the context of tests simulating a reactivity accident, for which the sample is heated very quickly. Indeed, the temperature at which the sample is heated as a function of time, and consequently its mechanical behavior, are not perfectly controlled in such a situation. This information is also not always available when the sample has been irradiated.
L’invention vise à procurer un dispositif d’essai permettant d’étudier le comportement mécanique d’un échantillon de gaine de combustible nucléaire soumis à une charge bi-axiale tout en remédiant aux inconvénients des dispositifs de l’état de la technique antérieure tels ceux décrits ci-dessus.The aim of the invention is to provide a test device making it possible to study the mechanical behavior of a sample of nuclear fuel cladding subjected to a biaxial load while remedying the drawbacks of the devices of the state of the prior art such those described above.
Un but particulier de l’invention est de procurer un dispositif permettant de réaliser des essais bi-axés d’un échantillon de gaine irradiée à l’aide d’une installation standard comprenant une machine de traction à vérin unique.A particular object of the invention is to provide a device making it possible to carry out bi-axial tests on a sample of irradiated sheath using a standard installation comprising a single-cylinder traction machine.
Un autre but particulier de l’invention est de procurer un dispositif permettant de solliciter un échantillon de gaine dans des conditions représentatives d’un accident de réactivité.Another particular object of the invention is to provide a device making it possible to stress a cladding sample under conditions representative of a reactivity accident.
A cet effet, l’invention a pour objet un dispositif d’essai mécanique pour mettre sous charge bi-axiale un échantillon de type tubulaire tel qu’un échantillon de gaine de combustible nucléaire, ce dispositif comprenant un premier et un deuxième ensemble mobiles l’un par rapport à l’autre en translation selon une direction de déplacement, et une région de test apte à recevoir un échantillon de type tubulaire et à recevoir, dans l’échantillon, un média tel qu’un matériau expansible par compression.To this end, the subject of the invention is a mechanical test device for placing a sample of the tubular type such as a sample of nuclear fuel cladding under biaxial load, this device comprising a first and a second mobile assembly l relative to each other in translation along a direction of movement, and a test region capable of receiving a sample of the tubular type and of receiving, in the sample, a medium such as a material that expands by compression.
Le premier et le deuxième ensemble comprennent chacun un piston destiné à venir en appui contre une partie respective du média. Le piston du premier ensemble et le piston du deuxième ensemble sont en vis-à-vis l’un de l’autre selon la direction de déplacement de sorte qu’un déplacement relatif de ces pistons dans un premier sens de déplacement selon la direction de déplacement rapproche ces pistons l’un de l’autre, ce déplacement relatif des pistons étant destiné à exercer sur le média un effort de compression selon la direction de déplacement.The first and the second set each comprise a piston intended to bear against a respective part of the medium. The piston of the first set and the piston of the second set face each other in the direction of movement so that a relative movement of these pistons in a first direction of movement in the direction of displacement brings these pistons closer to one another, this relative displacement of the pistons being intended to exert a compressive force on the medium in the direction of displacement.
De plus, le premier et le deuxième ensemble comprennent chacun un tirant destiné à être relié à une partie respective de l’échantillon. Le tirant du premier ensemble et le piston du deuxième ensemble sont situés d’un premier côté de la région de test selon la direction de déplacement. Le tirant du deuxième ensemble et le piston du premier ensemble sont situés d’un deuxième côté opposé au premier côté de la région de test selon la direction de déplacement.In addition, the first and the second set each comprise a tie rod intended to be connected to a respective part of the sample. The tie rod of the first set and the piston of the second set are located on a first side of the test region in the direction of movement. The tie rod of the second set and the piston of the first set are located on a second side opposite the first side of the test region in the direction of movement.
En outre, le premier et le deuxième ensemble comprennent chacun des moyens de liaison reliant le piston et le tirant de cet ensemble de sorte que, au moins sur une partie du déplacement relatif des pistons dans le premier sens de déplacement, ce déplacement relatif des pistons entraîne un déplacement relatif du tirant du premier ensemble et du tirant du deuxième ensemble éloignant ces tirants l’un de l’autre, ce déplacement relatif des tirants étant destiné à exercer sur l’échantillon un effort d’allongement selon la direction de déplacement.In addition, the first and the second assembly each comprise connecting means connecting the piston and the tie rod of this assembly so that, at least over part of the relative displacement of the pistons in the first direction of displacement, this relative displacement of the pistons causes a relative movement of the tie rod of the first set and of the tie rod of the second set moving these tie rods away from each other, this relative movement of the tie rods being intended to exert an elongation force on the sample in the direction of displacement.
Selon l’invention, les moyens de liaison de l’un au moins des ensembles comprennent un mécanisme de transmission configuré pour transmettre un mouvement du piston de cet ensemble au tirant de cet ensemble, de sorte que l’amplitude du déplacement relatif des tirants soit différente de l’amplitude du déplacement relatif des pistons, au moins sur une partie du déplacement relatif des pistons dans le premier sens de déplacement.According to the invention, the connecting means of at least one of the sets comprise a transmission mechanism configured to transmit a movement of the piston of this set to the tie rod of this set, so that the amplitude of the relative movement of the tie rods is different from the amplitude of the relative displacement of the pistons, at least over part of the relative displacement of the pistons in the first direction of displacement.
Un tel dispositif permet de contrôler séparément la déformation axiale (ou longitudinale) et la déformation diamétrale appliquées à l’échantillon et de choisir ainsi un rapport de bi-axialité représentatif d’une interaction pastille-gaine au sein d’un réacteur nucléaire.Such a device makes it possible to separately control the axial (or longitudinal) deformation and the diametrical deformation applied to the sample and thus to choose a bi-axiality ratio representative of a pellet-cladding interaction within a nuclear reactor.
Par rapport au dispositif décrit dans le document FR 3 041 097 A1, il n’est pas nécessaire de connaître précisément le comportement mécanique de l’échantillon pour déterminer le matériau et/ou la géométrie des tirants qui exercent sur l’échantillon l’effort d’allongement. En effet, le mécanisme de transmission de mouvement permet en tant que tel d’obtenir un déplacement d’amplitude différente pour les tirants et les pistons, sans qu’il soit nécessaire de jouer sur la déformation des tirants ou d’autres éléments structuraux du dispositif.Compared to the device described in document FR 3 041 097 A1, it is not necessary to know precisely the mechanical behavior of the sample to determine the material and/or the geometry of the tie rods which exert the force on the sample. of elongation. Indeed, the movement transmission mechanism allows as such to obtain a displacement of different amplitude for the tie rods and the pistons, without it being necessary to play on the deformation of the tie rods or other structural elements of the device.
De plus, les moyens de liaison reliant le piston et le tirant de chaque ensemble permettent d’obtenir des déplacements relatifs à la fois des pistons et des tirants sous l’action d’un unique vérin. Le dispositif de l’invention est par conséquent compatible avec une machine de traction standard à vérin unique, ce qui permet de réaliser des essais au sein d’une enceinte blindée conventionnelle.In addition, the connecting means connecting the piston and the tie rod of each assembly make it possible to obtain relative movements of both the pistons and the tie rods under the action of a single cylinder. The device of the invention is therefore compatible with a standard single-cylinder traction machine, which makes it possible to carry out tests within a conventional shielded enclosure.
L’invention permet ainsi d’étudier le comportement mécanique d’un échantillon de gaine irradiée dans des conditions représentatives d’un accident de réactivité.The invention thus makes it possible to study the mechanical behavior of an irradiated cladding sample under conditions representative of a reactivity accident.
Plus généralement, le dispositif de l’invention permet d’étudier le comportement mécanique d’un échantillon de gaine de combustible nucléaire dans des conditions représentatives des principales situations de fonctionnement d’un réacteur nucléaire, incluant des situations incidentelles et accidentelles.More generally, the device of the invention makes it possible to study the mechanical behavior of a nuclear fuel cladding sample under conditions representative of the main operating situations of a nuclear reactor, including incident and accident situations.
Un tel dispositif permet de solliciter l’échantillon selon différents rapports de bi-axialité, c’est-à-dire en réalisant une transmission de mouvement piston-tirant telle que l’amplitude du déplacement relatif des tirants soit supérieure, égale ou inférieure à celle du déplacement relatif des pistons.Such a device makes it possible to stress the sample according to different biaxiality ratios, that is to say by carrying out a transmission of piston-tie rod movement such that the amplitude of the relative displacement of the tie rods is greater than, equal to or less than that of the relative displacement of the pistons.
Dans un mode de réalisation préféré, le mécanisme de transmission peut être configuré de sorte que l’amplitude du déplacement relatif des tirants soit inférieure à l’amplitude du déplacement relatif des pistons, au moins sur une partie du déplacement relatif des pistons dans le premier sens de déplacement.In a preferred embodiment, the transmission mechanism may be configured such that the amplitude of the relative displacement of the tie rods is less than the amplitude of the relative displacement of the pistons, at least over a part of the relative displacement of the pistons in the first direction of movement.
Une telle configuration du mécanisme de transmission permet d’appliquer à l’échantillon des déformations représentatives de celles auxquelles est soumise une gaine dans un réacteur nucléaire, le rapport de bi-axialité des déformations correspondant étant généralement compris entre 0 et 1.Such a configuration of the transmission mechanism makes it possible to apply to the sample deformations representative of those to which a cladding is subjected in a nuclear reactor, the biaxiality ratio of the corresponding deformations generally being between 0 and 1.
Dans un mode de réalisation, le mécanisme de transmission peut être configuré de sorte que le rapport entre l’amplitude du déplacement relatif des tirants et l’amplitude du déplacement relatif des pistons change au cours du déplacement relatif des pistons dans le premier sens de déplacement.In one embodiment, the transmission mechanism may be configured such that the ratio of the magnitude of the relative movement of the tie rods to the magnitude of the relative movement of the pistons changes during the relative movement of the pistons in the first direction of movement .
Par exemple, ce rapport peut être sensiblement constant, augmenter ou diminuer au cours de l’essai.For example, this ratio can be substantially constant, increase or decrease during the test.
Le mécanisme de transmission peut prendre de nombreuses formes. A titre d’exemples non limitatifs, ce mécanisme peut comprendre des systèmes de bielles, leviers, poulies, ou encore pignons.The transmission mechanism can take many forms. By way of non-limiting examples, this mechanism may include systems of connecting rods, levers, pulleys, or pinions.
Dans un mode de réalisation, le mécanisme de transmission dudit un au moins des ensembles peut comprendre des bielles, au moins une de ces bielles étant articulée sur une partie solidaire du piston de cet ensemble, au moins une autre de ces bielles étant articulée sur le tirant de cet ensemble.In one embodiment, the transmission mechanism of said at least one of the assemblies may comprise connecting rods, at least one of these connecting rods being articulated on a part integral with the piston of this assembly, at least one other of these connecting rods being articulated on the pulling from this set.
Un mécanisme de transmission à bielles est à la fois robuste et simple à fabriquer. Le rapport de bi-axialité souhaité peut être obtenu aisément en ajustant par exemple les distances entre points d’articulation des différentes bielles.A connecting rod transmission mechanism is both robust and simple to manufacture. The desired bi-axiality ratio can easily be obtained by adjusting, for example, the distances between the articulation points of the various connecting rods.
De préférence, au moins une desdites bielles peut être articulée sur une partie de l’autre ensemble.Preferably, at least one of said connecting rods can be articulated on a part of the other assembly.
Cela permet notamment de faire dépendre les amplitudes de déplacement respectives des pistons et tirants uniquement du déplacement relatif du piston du premier ensemble par rapport au piston du deuxième ensemble, indépendamment de la position de ces pistons par rapport à un référentiel fixe.This makes it possible in particular to make the respective displacement amplitudes of the pistons and tie rods depend solely on the relative displacement of the piston of the first set with respect to the piston of the second set, independently of the position of these pistons with respect to a fixed frame of reference.
L’articulation d’une bielle du mécanisme de transmission d’un ensemble sur l’autre ensemble facilite ainsi le montage du dispositif de l’invention sur une machine de traction ou une installation dotée d’un actionneur de commande de la position des pistons.The articulation of a connecting rod of the transmission mechanism of one assembly on the other assembly thus facilitates the mounting of the device of the invention on a traction machine or an installation provided with an actuator for controlling the position of the pistons. .
De préférence, ladite partie de l’autre ensemble peut être solidaire du piston de cet autre ensemble.Preferably, said part of the other assembly can be integral with the piston of this other assembly.
Dans un mode de réalisation, les moyens de liaison de chacun des ensembles peuvent comprendre chacun un mécanisme de transmission respectif, le mécanisme de transmission du premier ensemble et le mécanisme de transmission du deuxième ensemble étant symétriques l’un de l’autre par rapport à un plan perpendiculaire à ladite direction de déplacement.In one embodiment, the connecting means of each of the sets can each comprise a respective transmission mechanism, the transmission mechanism of the first set and the transmission mechanism of the second set being symmetrical to each other with respect to a plane perpendicular to said direction of movement.
Ce qui a été décrit ci-dessus concernant un mécanisme de transmission d’un ensemble s’applique à chacun de ces mécanismes de transmission, étant entendu que la différence d’amplitude entre les déplacements relatifs respectivement des tirants et des pistons résulte dans ce cas simultanément ou successivement de ces deux mécanismes de transmission.What has been described above concerning a transmission mechanism of an assembly applies to each of these transmission mechanisms, it being understood that the difference in amplitude between the relative movements respectively of the tie rods and of the pistons results in this case simultaneously or successively of these two transmission mechanisms.
Par conséquent, les moyens de liaison du premier et du deuxième ensemble peuvent notamment être configurés selon l’une quelconque des alternatives suivantes.Consequently, the connecting means of the first and of the second set can in particular be configured according to any one of the following alternatives.
Selon une première alternative, les moyens de liaison du premier ensemble peuvent comprendre un mécanisme de transmission configuré pour transmettre un mouvement du piston de ce premier ensemble au tirant de ce premier ensemble, de sorte que l’amplitude du déplacement relatif des tirants soit différente de l’amplitude du déplacement relatif des pistons, au moins sur une partie du déplacement relatif des pistons dans le premier sens de déplacement, les moyens de liaison du deuxième ensemble ne comprenant pas un tel mécanisme de transmission mais comprenant par exemple une simple liaison rigide entre le piston et le tirant de ce deuxième ensemble.According to a first alternative, the connecting means of the first set can comprise a transmission mechanism configured to transmit a movement of the piston of this first set to the tie rod of this first set, so that the amplitude of the relative movement of the tie rods is different from the amplitude of the relative displacement of the pistons, at least over part of the relative displacement of the pistons in the first direction of displacement, the connecting means of the second set not comprising such a transmission mechanism but comprising for example a simple rigid connection between the piston and the tie rod of this second set.
Selon une deuxième alternative, les moyens de liaison du premier et du deuxième ensemble peuvent comprendre chacun un mécanisme de transmission, le mécanisme de transmission du premier ensemble étant configuré pour transmettre un mouvement du piston de ce premier ensemble au tirant de ce premier ensemble, le mécanisme de transmission du deuxième ensemble étant configuré pour transmettre un mouvement du piston de ce deuxième ensemble au tirant de ce deuxième ensemble, de sorte que l’amplitude du déplacement relatif des tirants soit différente de l’amplitude du déplacement relatif des pistons, au moins sur une partie du déplacement relatif des pistons dans le premier sens de déplacement.According to a second alternative, the connecting means of the first and of the second set can each comprise a transmission mechanism, the transmission mechanism of the first set being configured to transmit a movement of the piston of this first set to the tie rod of this first set, the transmission mechanism of the second set being configured to transmit a movement of the piston of this second set to the tie rod of this second set, so that the amplitude of the relative displacement of the tie rods is different from the amplitude of the relative displacement of the pistons, at least on part of the relative movement of the pistons in the first direction of movement.
L’invention a aussi pour objet une installation comprenant un dispositif d’essai mécanique tel que défini ci-dessus, cette installation comprenant un dispositif d’actionnement configuré pour déplacer en translation ledit premier ensemble par rapport audit deuxième ensemble dans ledit premier sens de déplacement, le dispositif d’actionnement comprenant un unique vérin.The invention also relates to an installation comprising a mechanical test device as defined above, this installation comprising an actuation device configured to move said first set in translation relative to said second set in said first direction of movement , the actuating device comprising a single actuator.
Dans un mode de réalisation, cette installation peut comprendre une enceinte configurée pour recevoir des matériaux irradiés, le dispositif d’actionnement et le dispositif d’essai mécanique étant placés à l’intérieur de l’enceinte.In one embodiment, this facility may include an enclosure configured to receive irradiated materials, the actuation device and the mechanical test device being placed inside the enclosure.
L’invention a aussi pour objet un procédé de mise sous charge bi-axiale d’un échantillon de type tubulaire tel qu’un échantillon de gaine de combustible nucléaire à l’aide d’un média tel qu’un matériau expansible par compression, ce procédé étant mis en œuvre par un dispositif d’essai mécanique tel que défini ci-dessus ou par une installation telle que définie ci-dessus.The invention also relates to a method for biaxially loading a sample of the tubular type such as a sample of nuclear fuel cladding using a medium such as a material expandable by compression, this method being implemented by a mechanical test device as defined above or by an installation as defined above.
D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée, non limitative, qui suit.Other advantages and characteristics of the invention will appear on reading the detailed, non-limiting description which follows.
La description détaillée qui suit fait référence aux dessins annexés sur lesquels :The following detailed description refers to the attached drawings in which:
Description détaillée de modes de réalisationDetailed description of embodiments
Les figures 1 et 2 montrent un dispositif d’essai mécanique conforme à l’invention, permettant d’étudier le comportement mécanique d’un échantillon 100 de matériau tubulaire.Figures 1 and 2 show a mechanical test device according to the invention, making it possible to study the mechanical behavior of a sample 100 of tubular material.
Dans cet exemple, l’échantillon 100 est un échantillon de gaine de combustible nucléaire.In this example, sample 100 is a nuclear fuel cladding sample.
Ce dispositif comprend un premier ensemble 1A et un deuxième ensemble 1B mobiles l’un par rapport à l’autre en translation selon une direction de déplacement D1.This device comprises a first set 1A and a second set 1B that are movable relative to each other in translation in a direction of movement D1.
Chacun de ces ensembles se présente sous la forme générale d’un cadre entourant une région de test R1 prévue pour recevoir l’échantillon tubulaire 100 ainsi qu’un média 110 à l’intérieur de cet échantillon 100.Each of these sets is in the general form of a frame surrounding a test region R1 intended to receive the tubular sample 100 as well as a media 110 inside this sample 100.
En référence au premier ensemble 1A, cet ensemble comprend plus précisément une plaque supérieure 2A et une plaque inférieure 3A reliées entre elles par des barres de transmission d’effort 4A, ainsi qu’un piston 6A solidaire de la plaque inférieure 3A. Les plaques 2A et 3A, les barres 4A et le piston 6A forment un châssis de ce premier ensemble 1A.With reference to the first set 1A, this set more specifically comprises an upper plate 2A and a lower plate 3A interconnected by force transmission bars 4A, as well as a piston 6A secured to the lower plate 3A. The 2A and 3A plates, the 4A bars and the 6A piston form a frame of this first 1A assembly.
Le premier ensemble 1A comprend aussi un tirant 7A relié à la plaque supérieure 2A par des moyens de liaison décrits plus en détails ci-dessous. Le tirant 7A est ici une plaque configurée pour être reliée à une extrémité supérieure de l’échantillon 100.The first assembly 1A also includes a tie rod 7A connected to the upper plate 2A by connecting means described in more detail below. Tie rod 7A is here a plate configured to be connected to an upper end of sample 100.
De manière similaire, le deuxième ensemble 1B comprend une plaque supérieure 2B et une plaque inférieure 3B, reliées entre elles par des barres de transmission d’effort 4B, ainsi qu’un piston 6B qui forment un châssis de ce deuxième ensemble 1B. Le deuxième ensemble 1B comprend un tirant 7B relié à ce châssis par des moyens de liaison similaires à ceux du premier ensemble 1A. Dans cet exemple, le tirant 7B est une plaque configurée pour être reliée à une extrémité inférieure de l’échantillon 100.Similarly, the second assembly 1B comprises an upper plate 2B and a lower plate 3B, interconnected by force transmission bars 4B, as well as a piston 6B which form a frame of this second assembly 1B. The second set 1B comprises a tie rod 7B connected to this frame by connecting means similar to those of the first set 1A. In this example, tie 7B is a plate configured to connect to a lower end of sample 100.
A la différence du premier ensemble 1A, le piston 6B du deuxième ensemble 1B est solidaire de la plaque supérieure 2B du châssis de cet ensemble 1B, de manière à être configuré en vis-à-vis du piston 6A selon la direction de déplacement D1.Unlike the first set 1A, the piston 6B of the second set 1B is secured to the upper plate 2B of the frame of this set 1B, so as to be configured opposite the piston 6A in the direction of movement D1.
Cette configuration des pistons 6A et 6B a pour conséquence que leur déplacement relatif l’un par rapport à l’autre selon la direction de déplacement D1 entraîne soit un rapprochement soit un éloignement de ceux-ci l’un par rapport à l’autre, en fonction du sens de leur déplacement.This configuration of the pistons 6A and 6B has the consequence that their relative movement with respect to each other in the direction of movement D1 causes either a rapprochement or a distancing of these with respect to each other, depending on the direction of their movement.
Ainsi, une translation relative du châssis du premier ensemble 1A par rapport au châssis du deuxième ensemble 1B selon la direction de déplacement D1 permet de rapprocher ou d’éloigner les pistons 6A et 6B l’un de l’autre.Thus, a relative translation of the frame of the first set 1A relative to the frame of the second set 1B in the direction of movement D1 makes it possible to bring the pistons 6A and 6B closer or further apart.
Par convention, il est considéré qu’un premier sens de déplacement relatif des pistons 6A et 6B selon la direction de déplacement D1 rapproche ces pistons 6A et 6B l’un de l’autre. Corrélativement, un déplacement relatif des pistons 6A et 6B dans un deuxième sens de déplacement, opposé au premier sens de déplacement, éloigne ces pistons 6A et 6B l’un de l’autre.By convention, it is considered that a first direction of relative movement of the pistons 6A and 6B in the direction of movement D1 brings these pistons 6A and 6B closer to each other. Correlatively, a relative movement of the pistons 6A and 6B in a second direction of movement, opposite to the first direction of movement, moves these pistons 6A and 6B away from each other.
Les ensembles 1A et 1B sont par ailleurs configurés de sorte que les plaques formant les tirants 7A et 7B soient en vis-à-vis l’une de l’autre selon la direction de déplacement D1 de sorte qu’un déplacement relatif de ces tirants 7A et 7B selon la direction de déplacement D1 entraîne soit un rapprochement soit un éloignement de ces tirants 7A et 7B l’un par rapport à l’autre, en fonction de leur sens de déplacement.The sets 1A and 1B are also configured so that the plates forming the tie rods 7A and 7B face each other in the direction of movement D1 so that a relative movement of these tie rods 7A and 7B in the direction of movement D1 causes these tie rods 7A and 7B to move either closer together or further apart, depending on their direction of movement.
Comme cela se déduit des figures 1 et 2 et de la description qui suit, les moyens de liaison reliant le piston et le tirant respectif de chaque ensemble 1A et 1B sont configurés de sorte que, au moins lorsque le dispositif passe de la configuration de la figure 1 à celle de la figure 2, un déplacement relatif des pistons 6A et 6B dans le premier sens entraîne un déplacement relatif des tirants 7A et 7B qui éloigne ces tirants 7A et 7B l’un de l’autre. Dans cet exemple, les moyens de liaison sont aussi configurés de sorte que, au moins lorsque le dispositif passe de la configuration de la figure 2 à celle de la figure 1, un déplacement relatif des pistons 6A et 6B dans le deuxième sens entraîne un déplacement relatif des tirants 7A et 7B qui rapproche ces tirants 7A et 7B l’un de l’autre.As deduced from Figures 1 and 2 and from the following description, the connecting means connecting the piston and the respective tie rod of each assembly 1A and 1B are configured so that, at least when the device passes from the configuration of the Figure 1 to that of Figure 2, a relative movement of the pistons 6A and 6B in the first direction causes a relative movement of the tie rods 7A and 7B which moves these tie rods 7A and 7B away from each other. In this example, the connecting means are also configured so that, at least when the device passes from the configuration of Figure 2 to that of Figure 1, a relative movement of the pistons 6A and 6B in the second direction causes a movement relative of tie rods 7A and 7B which brings these tie rods 7A and 7B closer to each other.
Concernant le positionnement relatif des pistons 6A et 6B et des tirants 7A et 7B par rapport à la région de test R1, le tirant 7A du premier ensemble 1A et le piston 6B du deuxième ensemble 1B sont situés d’un premier côté de la région de test R1 selon la direction de déplacement D1. Le tirant 7B du deuxième ensemble 1B et le piston 6A du premier ensemble 1A sont quant à eux situés d’un deuxième côté de la région de test R1 selon la direction de déplacement D1. Sur la figure 1, le premier côté est situé vers le haut de cette figure, au niveau de l’extrémité supérieure de l’échantillon 100, tandis que le deuxième côté est situé vers le bas de cette figure, au niveau de l’extrémité inférieure de l’échantillon 100.Regarding the relative positioning of the pistons 6A and 6B and the tie rods 7A and 7B with respect to the test region R1, the tie rod 7A of the first set 1A and the piston 6B of the second set 1B are located on a first side of the region of test R1 according to the direction of movement D1. The tie rod 7B of the second set 1B and the piston 6A of the first set 1A are located on a second side of the test region R1 in the direction of movement D1. In Figure 1, the first side is located towards the top of this figure, at the upper end of sample 100, while the second side is located towards the bottom of this figure, at the upper end bottom of the 100 sample.
Ce dispositif permet de positionner l’échantillon 100 dans la région de test R1 de sorte que cet échantillon 100 s’étende le long de la direction de déplacement D1 en étant centré sur un axe central longitudinal du dispositif sur lequel sont également centrés les pistons 6A et 6B. L’axe central longitudinal correspond ici à la direction de déplacement D1. Lorsque l’échantillon 100 est ainsi positionné, le tirant 7A du premier ensemble 1A peut être relié à l’extrémité supérieure de cet échantillon 100, et le tirant 7B du deuxième ensemble 1B peut être relié à l’extrémité inférieure de l’échantillon 100, de manière à exercer sur l’échantillon 100 un effort d’allongement selon la direction de déplacement D1 sous l’action d’un éloignement des tirants 7A et 7B l’un par rapport à l’autre.This device makes it possible to position the sample 100 in the test region R1 so that this sample 100 extends along the direction of movement D1 being centered on a central longitudinal axis of the device on which the pistons 6A are also centered and 6B. The longitudinal central axis corresponds here to the direction of movement D1. When the sample 100 is thus positioned, the tie rod 7A of the first set 1A can be connected to the upper end of this sample 100, and the tie rod 7B of the second set 1B can be connected to the lower end of the sample 100 , so as to exert on the sample 100 an elongation force in the direction of movement D1 under the action of a distance between the tie rods 7A and 7B relative to each other.
Ce dispositif permet aussi de placer dans l’échantillon tubulaire 100 le média 110, et d’exercer sur ce média 110 un effort de compression selon la direction de déplacement D1 sous l’action d’un déplacement relatif des pistons 6A et 6B dans le premier sens de déplacement. Dans cet exemple, les pistons 6A et 6B sont en effet configurés pour venir en appui contre une partie respective du média 110 inséré dans l’échantillon tubulaire 100, les pistons 6A et 6B étant notamment dimensionnés de sorte que leur extrémité puisse pénétrer au sein de l’échantillon tubulaire 100.This device also makes it possible to place the medium 110 in the tubular sample 100, and to exert on this medium 110 a compression force in the direction of displacement D1 under the action of a relative displacement of the pistons 6A and 6B in the first direction of travel. In this example, the pistons 6A and 6B are indeed configured to bear against a respective part of the medium 110 inserted into the tubular sample 100, the pistons 6A and 6B being in particular sized so that their end can penetrate within the tubular sample 100.
Le média 110 est dans cet exemple constitué d’un matériau ductile tel l’aluminium lui permettant de se déformer en augmentant sa dimension dans une direction perpendiculaire à la direction de déplacement D1 lorsque ce média 110 est comprimé par les pistons 6A et 6B selon cette direction D1. Autrement dit, le média 110 est expansible par compression.The media 110 is in this example made of a ductile material such as aluminum allowing it to deform by increasing its dimension in a direction perpendicular to the direction of movement D1 when this media 110 is compressed by the pistons 6A and 6B according to this direction D1. In other words, the medium 110 is expandable by compression.
Lorsque le dispositif reçoit dans la région de test R1 l’échantillon 100 et le média 110 selon la configuration de la figure 1, les ensembles 1A et 1B peuvent être déplacés en translation l’un par rapport à l’autre suivant la direction de déplacement D1 de manière à placer le dispositif dans la configuration de la figure 2.When the device receives in the test region R1 the sample 100 and the media 110 according to the configuration of FIG. 1, the assemblies 1A and 1B can be moved in translation relative to each other in the direction of movement D1 so as to place the device in the configuration of Figure 2.
Lors de cette translation, les pistons 6A et 6B sont déplacés l’un par rapport à l’autre dans ledit premier sens et compriment ainsi le média 110 dans la direction D1. Cette compression entraîne une déformation du média 110 qui exerce ainsi une contrainte diamétrale sur l’échantillon 100. Grâce aux moyens de liaison, le déplacement relatif des pistons 6A et 6B dans le premier sens entraîne un déplacement relatif des tirants 7A et 7B l’un par rapport à l’autre de sorte que ces derniers exercent sur l’échantillon 100 une contrainte axiale, longitudinale, le long de la direction D1. L’échantillon 100 est ainsi soumis à une charge bi-axiale, c’est-à-dire soumis à un effort selon deux directions perpendiculaires l’une par rapport à l’autre et dont l’une correspond dans cet exemple à la direction de déplacement D1.During this translation, the pistons 6A and 6B are moved relative to each other in said first direction and thus compress the media 110 in the direction D1. This compression causes a deformation of the media 110 which thus exerts a diametrical constraint on the sample 100. Thanks to the connecting means, the relative movement of the pistons 6A and 6B in the first direction causes a relative movement of the tie rods 7A and 7B one relative to the other so that the latter exert on the sample 100 an axial, longitudinal stress, along the direction D1. The sample 100 is thus subjected to a bi-axial load, that is to say subjected to a force in two directions perpendicular to each other and one of which corresponds in this example to the direction displacement D1.
La commande d’une telle translation est réalisée par un dispositif d’actionnement (non représenté) selon toute technique apte à déplacer le châssis de l’un des ensembles 1A et 1B par rapport au châssis de l’autre ensemble 1B ou 1A selon la direction de déplacement D1.The control of such a translation is carried out by an actuation device (not shown) according to any technique capable of moving the frame of one of the sets 1A and 1B relative to the frame of the other set 1B or 1A according to the direction of travel D1.
Dans un mode de réalisation, le châssis de l’un des ensembles 1A et 1B est à cet effet raccordé à un dispositif d’actionnement (non représenté) doté d’un unique vérin, tandis que le châssis de l’autre ensemble 1B ou 1A est relié à un bâti fixe.In one embodiment, the frame of one of the sets 1A and 1B is for this purpose connected to an actuating device (not shown) equipped with a single cylinder, while the frame of the other set 1B or 1A is connected to a fixed frame.
L’invention concerne plus spécifiquement les moyens de liaison qui vont maintenant être décrits en référence au mode de réalisation des figures 1 et 2.The invention relates more specifically to the connecting means which will now be described with reference to the embodiment of Figures 1 and 2.
Dans ce mode de réalisation, les moyens de liaison comprennent des bielles formant, pour chaque ensemble 1A et 1B, un mécanisme respectif de transmission de mouvement entre le piston 6A ou 6B et le tirant 7A ou 7B de cet ensemble 1A ou 1B, respectivement.In this embodiment, the connecting means comprise connecting rods forming, for each set 1A and 1B, a respective mechanism for transmitting movement between the piston 6A or 6B and the tie rod 7A or 7B of this set 1A or 1B, respectively.
Le mécanisme de transmission du premier ensemble 1A est dans cet exemple symétrique au mécanisme de transmission du deuxième ensemble 1B par rapport à un plan perpendiculaire à la direction de déplacement D1, ce plan étant situé à équidistance de la plaque inférieure 3A du premier ensemble 1A et de la plaque supérieure 2B du deuxième ensemble 1B.The transmission mechanism of the first assembly 1A is in this example symmetrical to the transmission mechanism of the second assembly 1B with respect to a plane perpendicular to the direction of movement D1, this plane being located equidistant from the lower plate 3A of the first assembly 1A and of the top plate 2B of the second set 1B.
De plus, le mécanisme de transmission de chacun des ensembles 1A et 1B comprend deux séries de bielles symétriques l’une de l’autre par rapport audit axe central longitudinal D1 du dispositif.In addition, the transmission mechanism of each of the sets 1A and 1B comprises two sets of connecting rods symmetrical to each other with respect to said longitudinal central axis D1 of the device.
Concernant tout d’abord le mécanisme de transmission du premier ensemble 1A, chacune des deux séries de bielles de cet ensemble 1A comprend trois bielles 11A, 12A et 13A. Pour chacune de ces séries, la bielle 11A est articulée à sa première extrémité sur le tirant 7A et à sa deuxième extrémité sur la bielle 12A, en un point d’articulation de cette bielle 12A située entre les deux extrémités de cette bielle 12A. La bielle 12A est articulée à sa première extrémité sur une partie solidaire de la plaque supérieure 2B du deuxième ensemble 1B et à sa deuxième extrémité sur la première extrémité de la bielle 13A. La bielle 13A est articulée à sa deuxième extrémité sur la plaque supérieure 2A du premier ensemble 1A.Firstly concerning the transmission mechanism of the first set 1A, each of the two sets of rods of this set 1A comprises three rods 11A, 12A and 13A. For each of these series, connecting rod 11A is articulated at its first end on tie rod 7A and at its second end on connecting rod 12A, at a point of articulation of this connecting rod 12A located between the two ends of this connecting rod 12A. The connecting rod 12A is articulated at its first end on a part integral with the upper plate 2B of the second assembly 1B and at its second end on the first end of the connecting rod 13A. The connecting rod 13A is articulated at its second end on the upper plate 2A of the first assembly 1A.
Similairement, chacune des deux séries de bielles du deuxième ensemble 1B comprend trois bielles 11B, 12B et 13B. Pour chacune de ces séries, la bielle 11B est articulée à sa première extrémité sur le tirant 7B et à sa deuxième extrémité sur la bielle 12B, en un point d’articulation de cette bielle 12B située entre les deux extrémités de cette bielle 12B. La bielle 12B est articulée à sa première extrémité sur une partie solidaire de la plaque inférieure 3A du premier ensemble 1A et à sa deuxième extrémité sur la première extrémité de la bielle 13B. La bielle 13B est articulée à sa deuxième extrémité sur la plaque inférieure 3B du deuxième ensemble 1B.Similarly, each of the two sets of connecting rods of the second set 1B comprises three connecting rods 11B, 12B and 13B. For each of these series, connecting rod 11B is articulated at its first end on tie rod 7B and at its second end on connecting rod 12B, at a point of articulation of this connecting rod 12B located between the two ends of this connecting rod 12B. The connecting rod 12B is articulated at its first end on a part integral with the lower plate 3A of the first assembly 1A and at its second end on the first end of the connecting rod 13B. The connecting rod 13B is articulated at its second end on the lower plate 3B of the second assembly 1B.
Ces deux mécanismes de transmission agissent de conserve compte tenu de leur symétrie, de manière à obtenir une amplitude de déplacement différentielle entre, d’une part, le déplacement relatif des pistons 6A et 6B et, d’autre part, le déplacement relatif des tirants 7A et 7B.These two transmission mechanisms act together given their symmetry, so as to obtain a differential displacement amplitude between, on the one hand, the relative displacement of the pistons 6A and 6B and, on the other hand, the relative displacement of the tie rods 7A and 7B.
La cinématique de ce dispositif est décrite ci-après lorsque celui-ci passe de la configuration de la figure 1 à celle de la figure 2.The kinematics of this device is described below when it changes from the configuration of Figure 1 to that of Figure 2.
La figure 1 montre le dispositif en configuration de repos, dans laquelle les pistons 6A et 6B sont en appui contre une partie respective du média 110 sans exercer sur celui-ci un effort de compression susceptible de le déformer. En configuration de repos, les tirants 7A et 7B sont reliés respectivement aux extrémités supérieure et inférieure de l’échantillon 100 sans exercer sur celui-ci un effort d’allongement susceptible de le déformer.Figure 1 shows the device in the rest configuration, in which the pistons 6A and 6B bear against a respective part of the media 110 without exerting thereon a compressive force liable to deform it. In the rest configuration, the tie rods 7A and 7B are respectively connected to the upper and lower ends of the sample 100 without exerting on it an elongation force likely to deform it.
Dans la configuration de la figure 2, les pistons 6A et 6B exercent sur le média 110 un effort de compression selon la direction de déplacement D1 se traduisant, en comparaison avec la configuration de la figure 1, par une augmentation de la dimension du média 110 dans la direction perpendiculaire à la direction D1, cette déformation du média 110 entraînant une déformation diamétrale de l’échantillon 100.In the configuration of Figure 2, the pistons 6A and 6B exert on the media 110 a compressive force in the direction of movement D1 resulting, in comparison with the configuration of Figure 1, by an increase in the size of the media 110 in the direction perpendicular to the direction D1, this deformation of the media 110 resulting in a diametrical deformation of the sample 100.
Dans la configuration de la figure 2, les tirants 7A et 7B exercent sur l’échantillon 100 un effort d’allongement selon la direction de déplacement D1 engendrant, en comparaison avec la configuration de la figure 1, une déformation axiale, longitudinale de l’échantillon 100.In the configuration of Figure 2, the tie rods 7A and 7B exert on the sample 100 an elongation force in the direction of displacement D1 generating, in comparison with the configuration of Figure 1, an axial, longitudinal deformation of the sample 100.
Autrement dit, la figure 2 montre le dispositif dans une configuration de mise sous charge bi-axiale de l’échantillon 100.That is, Figure 2 shows the device in a bi-axial loading configuration of sample 100.
Comme indiqué ci-dessus, la translation du châssis du premier ensemble 1A par rapport au châssis du deuxième ensemble 1B pour faire passer le dispositif de la configuration de repos à la configuration de la figure 2 est dans cet exemple réalisé par déplacement de l’un de ces châssis à l’aide d’un vérin, l’autre châssis étant solidaire d’un bâti fixe.As indicated above, the translation of the frame of the first set 1A relative to the frame of the second set 1B to bring the device from the rest configuration to the configuration of Figure 2 is in this example achieved by moving one of these frames using a jack, the other frame being secured to a fixed frame.
Les pistons 6A et 6B étant solidaires respectivement du châssis du premier ensemble 1A et du châssis du deuxième ensemble 1B, cette translation se traduit par un déplacement relatif des pistons 6A et 6B d’amplitude identique à l’amplitude du déplacement relatif des châssis dans la direction de déplacement D1.The pistons 6A and 6B being secured respectively to the frame of the first assembly 1A and to the frame of the second assembly 1B, this translation results in a relative displacement of the pistons 6A and 6B of an amplitude identical to the amplitude of the relative displacement of the frames in the direction of travel D1.
Au cours de cette translation relative des châssis, les tirants 7A et 7B sont simultanément entraînés par les bielles 11A-13A et 11B-13B qui pivotent les unes par rapport aux autres de manière à transmettre aux tirants 7A et 7B une partie seulement de la quantité du mouvement de translation des châssis.During this relative translation of the frames, the tie rods 7A and 7B are simultaneously driven by the connecting rods 11A-13A and 11B-13B which pivot relative to each other so as to transmit to the tie rods 7A and 7B only part of the quantity the translation movement of the frames.
Dans le mode de réalisation des figures 1 et 2, en prenant l’exemple du mécanisme de transmission du premier ensemble 1A, le tirant 7A est entraîné par deux bielles 11A qui sont chacune articulées sur l’une respective des bielles 12A en un point d’articulation qui ne coïncide pas avec le point d’articulation de cette bielle 12A avec la bielle 13A correspondante.In the embodiment of Figures 1 and 2, taking the example of the transmission mechanism of the first set 1A, the tie rod 7A is driven by two connecting rods 11A which are each articulated on a respective one of the connecting rods 12A at a point of joint that does not coincide with the point of articulation of this connecting rod 12A with the corresponding connecting rod 13A.
Dans la configuration de repos de la figure 1, le point d’articulation des bielles 11A et 12A est éloigné du point d’articulation des bielles 12A et 13A d’une distance de valeur X1 dans un plan perpendiculaire à la direction de déplacement D1. Dans la configuration de la figure 2, cette distance a une valeur X2 inférieure à la valeur X1. Ces distances X1 et X2 n’étant pas nulles, l’amplitude du déplacement du tirant 7A dans la direction D1 est inférieure à celle du déplacement de la plaque supérieure 2A du châssis du premier ensemble 1A lorsque le dispositif passe de la configuration de la figure 1 à celle de la figure 2.In the rest configuration of Figure 1, the hinge point of the connecting rods 11A and 12A is distant from the hinge point of the connecting rods 12A and 13A by a distance of value X1 in a plane perpendicular to the direction of movement D1. In the configuration of Figure 2, this distance has a value X2 less than the value X1. Since these distances X1 and X2 are not zero, the amplitude of the displacement of the tie rod 7A in the direction D1 is less than that of the displacement of the upper plate 2A of the frame of the first assembly 1A when the device passes from the configuration of the figure 1 to that of Figure 2.
Dans le cadre du mode de réalisation des figures 1 et 2, la différence entre l’amplitude du déplacement du tirant 7A et l’amplitude du déplacement du châssis du premier ensemble 1A dans la direction D1 est dépendante de la distance entre le point d’articulation des bielles 11A et 12A et le point d’articulation des bielles 12A et 13A dans ledit plan perpendiculaire à la direction D1.In the context of the embodiment of Figures 1 and 2, the difference between the amplitude of the displacement of the tie rod 7A and the amplitude of the displacement of the frame of the first assembly 1A in the direction D1 is dependent on the distance between the point of articulation of connecting rods 11A and 12A and the point of articulation of connecting rods 12A and 13A in said plane perpendicular to direction D1.
Ce qui vient d’être décrit s’applique par analogie au mécanisme de transmission du deuxième ensemble 1B.What has just been described applies by analogy to the transmission mechanism of the second set 1B.
Par conséquent, ce mode de réalisation permet d’obtenir une différence d’amplitude de déplacement selon la direction D1 entre les pistons 6A et 6B et les tirants 7A et 7B lorsque le dispositif passe de la configuration de la figure 1 à celle de la figure 2. Dans cet exemple, l’amplitude de déplacement relatif des tirants 7A et 7B est environ égale à la moitié de l’amplitude du déplacement relatif des pistons 6A et 6B, lorsque le dispositif passe de la configuration de la figure 1 à celle de la figure 2.Consequently, this embodiment makes it possible to obtain a difference in amplitude of displacement in the direction D1 between the pistons 6A and 6B and the tie rods 7A and 7B when the device changes from the configuration of FIG. 1 to that of FIG. 2. In this example, the amplitude of relative displacement of the tie rods 7A and 7B is approximately equal to half the amplitude of the relative displacement of the pistons 6A and 6B, when the device changes from the configuration of Figure 1 to that of Figure 2.
Les mécanismes de transmission de la figure 1 peuvent être facilement configurés pour modifier le rapport entre l’amplitude du déplacement relatif des tirants 7A et 7B et l’amplitude du déplacement relatif des pistons 6A et 6B.The transmission mechanisms in Figure 1 can be easily configured to change the ratio between the magnitude of relative displacement of tie rods 7A and 7B and the magnitude of relative displacement of pistons 6A and 6B.
Dans cet exemple, ce rapport peut être augmenté en rapprochant le point d’articulation des bielles 11A/B et 12A/B du point d’articulation des bielles 12A/B et 13A/B, ou diminué en rapprochant le point d’articulation des bielles 11A/B et 12A/B du point d’articulation de l’extrémité des bielles 12A/B reliée au châssis de l’autre ensemble.In this example, this ratio can be increased by bringing the pivot point of connecting rods 11A/B and 12A/B closer to the pivot point of connecting rods 12A/B and 13A/B, or decreased by bringing the pivot point closer to rods 11A/B and 12A/B from the articulation point of the end of the rods 12A/B connected to the frame of the other assembly.
Ce rapport ainsi que la modification de ce rapport au cours du déplacement relatif des châssis peuvent aussi être modifiés en ajustant les dimensions des différentes bielles et la position relative de leurs points d’articulation.This ratio as well as the modification of this ratio during the relative movement of the frames can also be modified by adjusting the dimensions of the various connecting rods and the relative position of their points of articulation.
Le mode de réalisation des figures 1 et 2 n’est aucunement limitatif, le dispositif pouvant notamment comprendre un ou plusieurs mécanismes de transmission à bielles comprenant un nombre de bielles différent et/ou des bielles autrement agencées. Le dispositif peut aussi comprendre un ou plusieurs mécanismes de transmission d’un autre type, par exemples un système à poulies ou à pignons.The embodiment of Figures 1 and 2 is in no way limiting, the device may in particular comprise one or more connecting rod transmission mechanisms comprising a different number of connecting rods and/or connecting rods arranged differently. The device can also comprise one or more transmission mechanisms of another type, for example a pulley or pinion system.
Dans l’exemple des figures 1 et 2, les pistons 6A et 6B sont respectivement reliés à la plaque inférieure 3A du premier ensemble 1A et à la plaque supérieure 2B du deuxième ensemble 1B, et les tirants 7A et 7B sont respectivement reliés par les moyens de liaison à la plaque supérieure 2A du premier ensemble 1A et à la plaque inférieure 3B du deuxième ensemble 1B. Dans un mode de réalisation non représenté, cette configuration peut être inversée en reliant les pistons 6A et 6B respectivement à la plaque supérieure 2A du premier ensemble 1A et à la plaque inférieure 3B du deuxième ensemble 1B, et en reliant les tirants 7A et 7B respectivement, par les moyens de liaison, à la plaque inférieure 3A du premier ensemble 1A et à la plaque supérieure 2B du deuxième ensemble 1B.In the example of Figures 1 and 2, the pistons 6A and 6B are respectively connected to the lower plate 3A of the first set 1A and to the upper plate 2B of the second set 1B, and the tie rods 7A and 7B are respectively connected by the means connection to the upper plate 2A of the first set 1A and to the lower plate 3B of the second set 1B. In an embodiment not shown, this configuration can be reversed by connecting the pistons 6A and 6B respectively to the upper plate 2A of the first set 1A and to the lower plate 3B of the second set 1B, and by connecting the tie rods 7A and 7B respectively , by the connecting means, to the lower plate 3A of the first set 1A and to the upper plate 2B of the second set 1B.
Dans une application, l’échantillon 100 provient d’un réacteur nucléaire dans lequel il a été irradié. Le comportement mécanique d’un tel échantillon 100 irradié peut être étudié en plaçant cet échantillon 100, le média 110, le dispositif de l’invention ainsi que ledit dispositif d’actionnement dans une enceinte blindée conventionnelle.In one application, sample 100 comes from a nuclear reactor in which it was irradiated. The mechanical behavior of such an irradiated sample 100 can be studied by placing this sample 100, the media 110, the device of the invention as well as said actuation device in a conventional shielded enclosure.
Claims (10)
– un piston (6A, 6B) destiné à venir en appui contre une partie respective du média (110), le piston (6A) du premier ensemble (1A) et le piston (6B) du deuxième ensemble (1B) étant en vis-à-vis l’un de l’autre selon la direction de déplacement (D1) de sorte qu’un déplacement relatif de ces pistons (6A, 6B) dans un premier sens de déplacement selon la direction de déplacement (D1) rapproche ces pistons (6A, 6B) l’un de l’autre, ce déplacement relatif des pistons (6A, 6B) étant destiné à exercer sur le média (110) un effort de compression selon la direction de déplacement (D1),
– un tirant (7A, 7B) destiné à être relié à une partie respective de l’échantillon (100), le tirant (7A) du premier ensemble (1A) et le piston (6B) du deuxième ensemble (1B) étant situés d’un premier côté de la région de test (R1) selon la direction de déplacement (D1), le tirant (7B) du deuxième ensemble (1B) et le piston (6A) du premier ensemble (1A) étant situés d’un deuxième côté opposé au premier côté de la région de test (R1) selon la direction de déplacement (D1),
– des moyens de liaison reliant le piston (6A, 6B) et le tirant (7A, 7B) de cet ensemble (1A, 1B) de sorte que, au moins sur une partie du déplacement relatif des pistons (6A, 6B) dans le premier sens de déplacement, ce déplacement relatif des pistons (6A, 6B) entraîne un déplacement relatif du tirant (7A) du premier ensemble (1A) et du tirant (7B) du deuxième ensemble (1B) éloignant ces tirants (7A, 7B) l’un de l’autre, ce déplacement relatif des tirants (7A, 7B) étant destiné à exercer sur l’échantillon (100) un effort d’allongement selon la direction de déplacement (D1),
ce dispositif étant caractérisé en ce que les moyens de liaison de l’un au moins des ensembles (1A, 1B) comprennent un mécanisme de transmission (11A-13A, 11B-13B) configuré pour transmettre un mouvement du piston (6A, 6B) de cet ensemble (1A, 1B) au tirant (7A, 7B) de cet ensemble (1A, 1B), de sorte que l’amplitude du déplacement relatif des tirants (7A, 7B) soit différente de l’amplitude du déplacement relatif des pistons (6A, 6B), au moins sur une partie du déplacement relatif des pistons (6A, 6B) dans le premier sens de déplacement.Mechanical test device for placing under biaxial load a sample (100) of the tubular type such as a sample of nuclear fuel cladding, this device comprising a first (1A) and a second assembly (1B) movable one relative to the other in translation along a direction of displacement (D1), and a test region (R1) able to receive a sample (100) of the tubular type and to receive, in the sample (100), a medium (110) such as a material expandable by compression, the first (1A) and the second assembly (1B) each comprising:
– a piston (6A, 6B) intended to bear against a respective part of the media (110), the piston (6A) of the first set (1A) and the piston (6B) of the second set (1B) being in vis- opposite each other in the direction of movement (D1) so that a relative movement of these pistons (6A, 6B) in a first direction of movement in the direction of movement (D1) brings these pistons closer together (6A, 6B) from each other, this relative movement of the pistons (6A, 6B) being intended to exert on the medium (110) a compressive force in the direction of movement (D1),
– a tie rod (7A, 7B) intended to be connected to a respective part of the sample (100), the tie rod (7A) of the first assembly (1A) and the piston (6B) of the second assembly (1B) being located d a first side of the test region (R1) in the direction of displacement (D1), the tie rod (7B) of the second assembly (1B) and the piston (6A) of the first assembly (1A) being located from a second side opposite to the first side of the test region (R1) in the direction of displacement (D1),
– connecting means connecting the piston (6A, 6B) and the tie rod (7A, 7B) of this assembly (1A, 1B) so that, at least over part of the relative movement of the pistons (6A, 6B) in the first direction of movement, this relative movement of the pistons (6A, 6B) causes a relative movement of the tie rod (7A) of the first set (1A) and of the tie rod (7B) of the second set (1B) moving these tie rods (7A, 7B) away from each other, this relative movement of the tie rods (7A, 7B) being intended to exert on the sample (100) an elongation force in the direction of movement (D1),
this device being characterized in that the connecting means of at least one of the sets (1A, 1B) comprise a transmission mechanism (11A-13A, 11B-13B) configured to transmit a movement of the piston (6A, 6B) of this assembly (1A, 1B) to the tie rod (7A, 7B) of this assembly (1A, 1B), so that the amplitude of the relative displacement of the tie rods (7A, 7B) is different from the amplitude of the relative displacement of the pistons (6A, 6B), at least over part of the relative movement of the pistons (6A, 6B) in the first direction of movement.
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