Approche expérimentale et modélisation du comportement sous choc d’un explosif coulé fondu

Thèse présentée par David DROUET à l’INSA Centre Val de Loire

Résumé : Le besoin de munitions insensibles a favorisé l’émergence de trois familles d’explosifs. Les PBX et comprimés, plus répandus, sont davantage étudiés. Or NEXTER Munitions souhaite affiner sa compréhension des coulés fondus. Ainsi, l’entreprise a lancé ces travaux sur le comportement mécanique de l’XF-11585 dans un espace de sollicitations représentatif du contexte munitionnaire.
Dans ces travaux, nous avons formulé un simulant inerte morphologiquement représentatif de la famille des XF. Ce simulant inerte s’avère être mécaniquement représentatif pour le comportement en compression et en cisaillement. Nous proposons des pistes d’amélioration sur sa formulation et sa mise en oeuvre destinées à faciliter son usage et sa similarité avec la famille des XF.
Puis, nous avons sélectionné les sollicitations critiques dans le cycle de vie de la munition. En nous inspirant des études précédentes, nous avons reproduit le confinement imposé par l’enveloppe à l’aide d’un confinement passif adapté aux règles de sécurité autour de l’XF-11585. Ensuite, nous avons porté ce dispositif de la presse quasi statique aux barres de Hopkinson afin de reproduire le chargement dynamique vu par la munition lors du coup de canon. Pour une telle adaptation, nous avons introduit une mesure complémentaire à l’aide d’une caméra rapide et de la corrélation d’images.
Avec l’ensemble de ces dispositifs, nous avons exploré les réponses mécaniques de l’XF-11585 et de son simulant inerte. Les résultats obtenus mettent en avant les comportements communs entre les deux matériaux. Pour la partie isotrope du comportement, nous observons la fermeture des pores dès les faibles pressions. Pour la partie déviatoire, nous constatons que la résistance en cisaillement se dégrade sous sollicitation. Une fois endommagé, il existe des glissements internes dans les deux matériaux. On note une cohésion résiduelle pour l’XF-11585.
Enfin, nous avons illustré ce comportement à l’aide de deux modèles mécaniques. Le premier propose une interprétation simplifiée à l’aide d’une variable d’endommagement scalaire qui est un indicateur de l’état du matériau. Le second combine viscoélasticité, dilatance et viscoplasticité. Il permet de décrire plus précisément les déformations et d’accéder à l’énergie dissipée qui peut servir aux calculs thermomécaniques.