Thèse soutenue

Etude du comportement thermo-mécanique et de l’endommagement d’un matériau énergétique granulaire par méthodes de Fourier

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Auteur / Autrice : Jean-Baptiste Gasnier
Direction : Jesús Angulo López
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Morphologie mathématique
Date : Soutenance le 27/09/2017
Etablissement(s) : Paris Sciences et Lettres (ComUE)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris ; 2000-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de morphologie mathématique (Fontainebleau, Seine et Marne)
Etablissement de préparation de la thèse : École nationale supérieure des mines (Paris ; 1783-....)
Jury : Président / Présidente : Pierre Gilormini
Examinateurs / Examinatrices : Jesús Angulo López, Luc Dormieux, Hélène Welemane, François Willot, Hervé Trumel
Rapporteurs / Rapporteuses : Carole Nadot-Martin, Djimédo Kondo

Mots clés

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Résumé

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Ce travail s’inscrit dans la thématique classique en mécanique de l’endommagement de milieux polycristallin. Il a pour but d’étudier et de modéliser le comportement thermique et mécanique d’un matériau énergétique. Ce matériau, dont le comportement en compression est quasi-fragile, présente en particulier un coefficient de dilatation thermique qui diminue lors de cycles de refroidissement-réchauffement.L’étude repose sur un modèle morphologique de type Johnson-Mehl avec grains non convexes et une méthode numérique à champ complet par transformée de Fourier rapide. La précision de ces méthodes en termes de réponse effective et de champs en pointe de fissure est étudiée par comparaison avec des éléments finis. Plusieurs types de microstructures sont ensuite étudiés de façon heuristique par ordre croissant de complexité.Le comportement élastique du polycristal non endommagé, calculé par méthode FFT, surestime celui observé expérimentalement. L’ajout de liant et de porosité dans le matériau n’expliquant pas le comportement mécanique expérimental, on étudie l’influence de différentes populations de fissures.Seule l’ajout de fissures intergranulaires permet de rendre compte du comportement effectif du matériau à l’état initial. La chute du coefficient de dilatation thermique est prédite par méthode FFT dans le cas de fissures dans le plan graphitique des monocristaux, dont l’existence est confirmée par des images MEB.