Etude expérimentale et numérique des modes de déformation d'un explosif comprimé

Overview & Synopsis

L’utilisation industrielle ou militaire des explosifs est largement répandue. La sécurité est devenue un axe majeur avec notamment l’ignition involontaire des explosifs composés de HMX lors des impacts à basse vitesse. L’objectif de cette thèse est de contribuer à la compréhension des mécanismes dissipatifs à l’origine des échauffements locaux dans le matériau. Le développement d’un essai aux barres d’Hopkinson a permis de coupler de grandes vitesses de déformations à des pressions élevées pour compléter les données expérimentales. Cet essai a montré un angle de frottement quasiment identique à celui obtenu en quasistatique mais une contrainte de cohésion supérieure d’environ 25 MPa. Ensuite, pour observer les mécanismes pouvant être sources d’échauffement, un essai de compression dans la tranche a été développé avec des observations en temps réel. Celles-ci ont permis de conclure qu’il y a très peu de frottements entre les gros grains et la matrice (l’ensemble des petits grains, du liant et de la porosité). De la plasticité des grains de HMX a pu être observée mais surtout beaucoup d’endommagement dans certaines zones y compris dans la matrice. Une microfissuration très intense de certains grains a été observée. Parallèlement, une représentation numérique biphasique (gros grains de HMX et matrice) de toute la microstructure du matériau a été considérée. Une confrontation entre les observations expérimentales et les simulations a permis de déterminer le seuil de plasticité du HMX. Le comportement de la matrice a été identifié pour prendre en compte l’effet de vitesse et l’endommagement observé. Enfin, les confrontations entre les essais et les simulations de ceux-ci ont montré que les échauffements devraient plutôt se localiser dans la matrice que dans les gros grains de HMX et que le mécanisme le plus probable est le frottement de lèvres de microfissures.