Note ABES Characterisation and modelling of the behaviour of a thin ply composite under impact : taking into account the evolution of the performance of ballistic protections Caractérisation et modélisation du comportement d'un composite plis fins à l'impact : vers la prise en compte de l'évolution des performances de protections balistiques Comportement mécanique Composite Simulation numérique Impact balistique Délaminage UHMWPE Mechanical behaviour Numerical simulation Ballistic impact Composite Delamination UHMWPE 623.51 Matériaux -- Propriétés mécaniques Balistique Impact Ces travaux de thèses se sont intéressés à la caractérisation mécanique et la simulation numérique d'impacts balistiques de deux composites à base de fibres de polyéthylène à masse molaire très élevée (UHMWPE). Utilisés dans des gilets pare-balles, ces deux composites sont réalisés avec le même type de fibres, mais utilisent des matrices différentes. Une étude approfondie des propriétés mécaniques des composites UHMWPE a été réalisée, évaluant les comportements dans le plan, hors plan et en délaminage de ces matériaux. Les composites UHWMPE étant utilisés pour des applications balistiques, des études sont nécessaires pour évaluer la sensibilité de leur comportement mécanique à la vitesse de déformation. Pour cela, un total de treize protocoles a été développé afin d’effectuer des essais mécaniques à différentes vitesses de déformation, démontrant une augmentation significative de plusieurs propriétés mécaniques avec la vitesse de déformation en raison de la nature polymérique des constituants du composite. Sur la base de ces résultats, un modèle numérique a été proposé en utilisant la bibliothèque LS-DYNA et les interfaces ont été décrites en utilisant des zones cohésives, permettant de représenter les phénomènes de délaminage. Des essais d’impacts à faibles vitesses ont permis de valider ce modèle. Deux campagnes d’essais balistiques ont été menées afin d’étudier l’influence du projectile (matériau, forme, vitesse) et de l’épaisseur des cibles sur les performances balistiques des deux composites. Ainsi les vitesses balistiques limites, les V50 et déformées arrières dynamiques ont pu être mesurées. Les essais réalisés avec des simulants de fragments ont pu être reproduits par simulation numérique à l’aide du modèle développé. Une analyse paramétrique approfondie a été effectuée montrant une influence significative des choix numériques, permettant de mieux comprendre les stratégies de modélisation des impacts balistiques. Enfin, les effets d’un vieillissement accéléré à température élevée et, avec et sans humidité, ont été étudiés dans un premier temps sur les propriétés mécaniques puis balistiques. Cette étude expérimentale a révélé une sensibilité relativement faible des propriétés mécaniques dépendantes des fibres et une dégradation plus importante de celles liées aux deux matrices. Néanmoins, les performances balistiques ont démontré une certaine stabilité face à des cycles de vieillissement relativement sévères. This study focused on the mechanical characterisation and numerical simulation of ballistic impacts of two Ultra High Molecular Weight PolyEthylene (UHMWPE) fibre reinforced composites. Used in bulletproof vests, these two composites share the same type of fibres, while composed of different matrices. An in-depth study of the mechanical properties of UHMWPE composites was carried out, evaluating the in-plane, out-of-plane and delamination behaviours of these materials. Since UHWMPE composites are used for ballistic applications, investigations are required to assess the sensitivity of their mechanical behaviour to strain rate. To this end, a total of thirteen protocols were developed from scratch to perform such mechanical tests at different strain rates, demonstrating a significant increase in several mechanical properties with strain rate due to the polymeric nature of the composite’s constituents. Based on these results, a numerical model was proposed using the LS-DYNA library and the interfaces have been described using cohesive zones to represent delamination phenomena. Low-velocity impacts were used to validate this model. Two ballistic test campaigns were carried out to study the influence of the projectile (material, shape, velocity) and target thickness on the ballistic performance of the two composites. The limiting ballistic velocities, V50 and dynamic back face deformations were measured. The tests carried out with fragment simulating projectiles were reproduced by numerical simulation using the model developed. An in-depth parametric analysis was carried out, showing a significant influence of the numerical choices made, leading to a better understanding of the strategies used to model ballistic impacts. Finally, the effects of accelerated ageing at elevated temperature, with and without humidity, were studied first on the mechanical and then on the ballistic properties. This experimental study revealed a relatively low sensitivity of the fibre-dependent mechanical properties and a higher degradation of those linked to the two matrices. Nevertheless, the ballistic performances showed a certain stability in the face of relatively severe ageing cycles. Electronic Thesis or Dissertation Text en PDF 264300629 Université de Strasbourg Strasbourg 2024-12-31 application/pdf 264267939 http://www.theses.fr/2024STRAD010/Document http://www.theses.fr/2024STRAD010/abes Poulet Thibault 1994-11-17 FR 27999897X 0108019071J 22025888 4200015 https://theses.fr/2024STRAD010 2024STRAD010 https://doi.org/10.70675/a16acc32z1321z44dazbcb4z1ae53b5e94f2 2024-05-27 Mécanique, génie mécanique, génie civil Strasbourg 131056549 Doctorat Docteur es non oui Bahlouli Nadia MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 161672345 Lauro Franck MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_2 184329124 Grandidier Jean-Claude MADS_PRESIDENT_DU_JURY 071544151 Demarty Yaël MADS_MEMBRE_DU_JURY_1 133486761 Mahéo Laurent MADS_RAPPORTEUR_1 116780657 Rozycki Patrick MADS_RAPPORTEUR_2 176833056 École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 269 156504863 Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg ; 2013-....) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 260728 176969721 ddc:620 Bahlouli Nadia Lauro Franck Grandidier Jean-Claude Demarty Yaël Mahéo Laurent Rozycki Patrick École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....) Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg ; 2013-....) PDF 264300629 confidentialité 2024-05-27 2028-05-27 confidentialité 2024-05-27 2028-05-27 restriction 2024-05-27 2028-05-27 confidentialité 2024-05-27 2028-05-27 confidentialité 2024-05-27 2028-05-27