Contribution à l'étude de l'endommagement du carbure de silicium lors d'un impact de basse énergie : application aux blindages
par Pascal Riou
Thèse de doctorat en Sciences et Génie des Matériaux
Sous la direction de Michel Boussuge.
Soutenue en 1996
à l'ENSMP .
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Résumé
Les céramiques techniques, notamment le carbure de silicium (sic), présentent un grand intérêt comme matériaux pour blindage, du fait de leur légèreté et de leur dureté importante. Le but de cette étude est de modéliser le comportement du sic lors de l'impact d'un projectile de petit calibre, à une vitesse inférieure à 350 m/s, sur une cible bi-couche sic/acier. Après une caractérisation précise du matériau, une configuration expérimentale adaptée a été développée pour obtenir des données en temps réel durant l'impact. Une géométrie originale pour un essai dynamique (impact sur un barreau) a permis de visualiser la propagation de l'endommagement sur la surface libre de la céramique à l'aide d'une camera ultra-rapide, tout en mesurant la contrainte à l'interface céramique/acier au moyen d'une jauge de contrainte au Manganin. Ces résultats expérimentaux ont permis de proposer un nouveau modèle d'endommagement anisotrope qui tient donc compte des orientations particulières des fissures. Ce modèle est basé sur un amorçage des fissures en mode i, l'endommagement étant défini à partir de l'approche classique de Kachanov. La confrontation expérience/simulation numérique (effectuée sur le code de calcul EFHYD 3d) permet de bien retrouver les niveaux de contrainte ainsi que les formes d'endommagement et les directions des principaux réseaux de fissures. La validation du modèle a ensuite été réalisée lors de l'impact sur des carreaux, configuration réaliste dans le cas d'une application blindage. Le niveau de contrainte est à nouveau bien retrouvé et la comparaison des réseaux de fissures dans la céramique, observés post-mortem, et des fissures simulées conduit à une corrélation satisfaisante. Ce travail permettra à très court terme de simuler des impacts pour des menaces de type 12. 7 mm P, et ce, pour différentes céramiques. Ceci nécessitera une meilleure compréhension des phénomènes de rupture macroscopique intervenant avant la perforation.
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Titre traduit
Silicon carbide damage during a low energy impact : armor application
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