Etude expérimentale et modélisation du comportement mécanique d’un matériau agrégataire

par Marwen Chatti

Thèse de doctorat en Génie Mécanique

Sous la direction de Nourredine Aït Hocine.

Soutenue le 10-12-2018

à Bourges, INSA Centre Val de Loire , dans le cadre de École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire) , en partenariat avec Laboratoire de Mécanique Gabriel Lamé / LaMé (laboratoire) .


  • Résumé

    Ce travail concerne l’étude expérimentale et la modélisation du comportement d’un matériau composite agrégataire utilisé comme simulant pour les explosifs à poudre polymérisée (PBX). Dans un premier temps, une large campagne d’essais expérimentaux a été menée en utilisant certains protocoles expérimentaux originaux. Ces essais comprennent, des essais de : traction, compression, traction/compression alternées, compression triaxiale, compression 0°-90°-0°, couloir, torsion et torsion confinée. Les résultats expérimentaux ont permis de mettre en évidence les différents aspects de comportement du matériau : anisotropie induite par l’endommagement, effectivité, viscoélasticité, boucles d’hystérésis, sensibilité à la pression hydrostatique et présence des déformations irréversibles. Dans un deuxième temps, un modèle de comportement viscoélastique plastique endommageable a été proposé en utilisant une formulation microplan. Ce modèle a été implémenté dans un logiciel de calcul par éléments finis (Abaqus/Standard). Les essais ont été ensuite simulés et les résultats ont été comparés aux données expérimentales puis discutés. Enfin, deux critères qui gouvernent la rupture des matériaux étudiés, ont été identifiés. Ces critères ont été initialement développés dans la littérature pour le béton qui présente une microstructure et un comportement global similaires à ceux des matériaux agrégataires.

  • Titre traduit

    Experimental study and modelling of the mechanical behaviour of an aggregate material


  • Résumé

    This study deals with the experimental investigation and the modelling of the behaviour of an aggregate composite material used as a simulant for Plastic-Bonded Explosives (PBX). At first, a large experimental campaign was conducted using some original experimental protocols. These tests include: tension, compression, alternated tension/compression, triaxial compression, compression 0°-90°-0°, channel-die, torsion and confined torsion. The experimental results highlighted different aspects of behaviour: damage induced anisotropy, effectivity, viscoelasticity, hysteresis cycles, sensitivity to hydrostatic pressure and presence of irreversible strains. At second, a damageable viscoelastic plastic model was proposed using microplane formulation. This model was implemented in finite element software (Abaqus/Standard). The tests were then simulated and the results compared to the experimental data, and then discussed. Finally, two failure criteria that govern the failure of the studied materials were identified. These criteria were initially developed in the literature for concrete materials that present a microstructure and behaviour similar to those of aggregate materials.


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