Étude du comportement mécanique d’un matériau tissé soumis à un impact balistique basée sur une approche multi-échelle

par Tuan-Long Chu

Thèse de doctorat en Mécanique, Energétique, Sciences des matériaux

Sous la direction de Abdellatif Imad et de Cuong Ha-Minh.

Soutenue le 30-11-2016

à Lille 1 , dans le cadre de École doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Lille) , en partenariat avec Laboratoire de mécanique de Lille (LML) (laboratoire) .


  • Résumé

    Le travail de thèse porte sur l’étude du comportement mécanique d’un tissu soumis à un impact balistique en utilisant une modélisation multi-échelle prenant en compte les fibres et les fils. Cette approche micro-méso permet de mettre en évidence les phénomènes physiques pouvant se produire lors d’un impact balistique sur un tissu. A l’échelle du fil, une étude paramétrique a permis de cerner l’influence des propriétés physiques et mécaniques sur les réponses balistiques d’un tissu 2D. En plus, les effets de la localisation de l’impact sont étudiés pour tenir compte de la position du projectile sur un tissu 3D. A l’échelle de la fibre, une analyse fine des déformations en compression transversale d’un fil est développée. Ces phénomènes sont pris en considération pour prédire la tenue balistique d’un fil soumis à un impact transversal en utilisant une modélisation à l'échelle microscopique (échelle d'une fibre). Aussi, un tissu est modélisé en utilisant une approche multi-échelle. En effet, la zone affectée par l’impact est modélisée à une échelle microscopique tandis que les autres zones sont modélisées à une échelle mésoscopique. Une analyse des résultats est effectuée en termes d'évolutions des vitesses d'impact avec et sans perforation, des énergies cinétique et déformation et des forces d'impact. Les résultats numériques sont validés par confrontation aux données expérimentales.

  • Titre traduit

    Mechanical behavior of woven material subjected to ballistic impact based on a multi-scale approach


  • Résumé

    The thesis focuses on the study of mechanical behavior of a fabric subjected to ballistic impact by using a multi-scale modeling that takes into account fibers and yarns. This micro-meso approach allows highlighting the physical phenomena that may occur during the ballistic impact on fabric. At the yarn level, a parametric study enables investigation into the influences of physical and mechanical yarn properties on the ballistic behavior of a plan-woven-fabric. Also, the effects of the impact localization are investigated to take into account the strike position of the projectile on a 3D fabric. At the fibers level, a detailed analysis of transverse compressive deformation of yarn is developed. These phenomena are considered to predict the ballistic response of a yarn subjected to a transverse impact using modeling at the microscopic scale (the scale of fiber). A modeling of fabric using a multi-scale approach is also performed. In this model, the area affected by the impact is modeled on the microscopic scale, while other areas are modeled on the mesoscopic scale. An analysis of the results is carried out regarding projectile velocity history, the kinetic energies and deformation, and impact forces in the cases of impact with and without perforation. The numerical results are validated by comparison with experimental data.


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