Caractérisation et modélisation du comportement dynamique des matériaux constituant une structure de protection céramique-composite
Langue Français
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Modalités de diffusion de la thèse :
  • Thèse soumise à l'embargo de l'auteur jusqu'au 01/12/2020 (communication intranet).
 
Auteur : Camalet, Tristan
Date de soutenance : 28-09-2020

Directeur(s) de thèse : Bahlouli, Nadia - Espinosa, Christine

Président : Grandidier, Jean-Claude
Rapporteur(s) : Lauro, Franck - Arrigoni, Michel
Membre(s) du jury : Forquin, Pascal - Demarty, Yaël

Établissement de soutenance : Strasbourg
Laboratoire : Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg ; 2013-....)
École doctorale : École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....)
 
Discipline : Mécanique des matériaux
Classification : Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres : Comportement mécanique, Choc, Modélisation, Impact balistique, Composite, Céramique, Blindage
Mots-clés :
  • Balistique
  • Impact - Modèles mathématiques
  • Composites
  • Engins blindés
Résumé : Cette thèse avait pour objectif de développer un modèle numérique capable de décrire de manière prédictive les mécanismes mis en jeu lors de l’impact d’une munition 7.62x51 AP P80 sur un assemblage céramique/composite. Ce blindage est composé d’une plaque d’alumine soutenue par une plaque de composite stratifié à fibres UWMWPE longues. Une caractérisation mécanique a été effectuée sur les matériaux de l’étude, afin d’étudier leurs comportements sous sollicitations statiques et dynamiques et de déterminer les propriétés et paramètres des lois de comportement choisies. Des essais spécifiques ont été mis en œuvre comme des essais d’impacts de plaques sur céramique ou d’impact de projectiles de laboratoire sur composite seul. Un modèle d’endommagement diffus a été retenu pour le composite afin de décrire les mécanismes de ruine observés lors des essais jusqu’à perforation. L’identification des propriétés et paramètres a fait appel à des données expérimentales issues de la littérature et de la thèse et s’appuie sur une analyse inverse d’optimisation (LS-OPT®). En ce qui concerne la céramique, un modèle de comportement probabiliste et une équation d’état capables de représenter un endommagement anisotrope en tension dynamique, et un comportement de type élastoplastique en compression pour la céramique fragmentée a été proposé. Ce modèle a été implémenté dans Abaqus® Explicit sous la forme d’une loi de comportement utilisateur. Des essais d’impacts balistiques ont été réalisés sur les structures bicouches afin d’étudier l’influence de l’épaisseur des deux matériaux. Les mécanismes d’endommagement mis en jeu lors de l’impact ont été analysés à partir d’observations post-mortem et de captures vidéo. Afin de modéliser le comportement de la céramique fragmentée, et de représenter les amas de très petits fragments sous la forme de réelles discontinuités, une transformation des éléments finis en particules SPH a été intégrée ajoutée. Des simulations numériques de cas perforants et non-perforants ont pu être menées et comparées aux résultats expérimentaux. Le modèle obtenu permet de représenter l’endommagement de la céramique et la formation d’un cône de fragmentation sous le projectile, ainsi que la vitesse résiduelle dans le cas perforant et la déflection maximale à l’arrière du composite dans les deux cas.
 
Type de contenu : Text
Format : PDF
 
Entrepôt d'origine : STAR : dépôt national des thèses électroniques françaises
Identifiant : 2020STRAD018
Type de ressource : Thèse