Comportement mécanique anisotrope induit des explosifs comprimés

The characterization and modeling of the quasistatic thermomechanical behaviour of a plastic-bonded explosive (PBX) called M2 is the focus of this study. First, a state of the art of the characterization of PBXs is compiled. The models developed for these materials are presented. Few data being available on M2, an experimental campaign is then performed in order to characterize the quasistatic behaviour of this aggregate composite material. Many different loadings are carried out at different strain rates, pressures and temperatures. Experimental data highlight a viscoelastic behaviour subject to damage and an anisotropy induced by plastic flow. The models for PBXs are not appropriate to describe this behavior. A model accounting for the observed mechanisms is then formulated. The viscoelasticity is integrated in a microplane model describing an effective anisotropic damage. A multilayer viscoplasticity describes a non-linear kinematic strain-hardening. A von Mises yield criterion is defined on each surface and a dilatancy function describes the volumetric plastic yield. This behaviour law is implemented in the Abaqus/Standard finite element code in the form of a user routine. The model, which contains more than fifty parameters, is identified on M2 from ten tests. Sixty simulations are then carried out to compare the model to each test. The model correctly reproduces the M2 behavior, with just few exceptions. Some ideas to optimize the algorithm are exposed. Finally, the applicability of the model to other PBXs is questioned. The behaviour of a second aggregate energetic material is analyzed. Prospective simulations indicate that the effectivity functions need to be worked on before the model can be generalized to PBXs.Cette étude porte sur la caractérisation et la modélisation du comportement thermomécanique quasistatique d’un explosif comprimé appelé M2. Tout d’abord, un état de l’art de la caractérisation des explosifs comprimés est dressé et les modèles développés pour ces matériaux sont étudiés. Les données expérimentales disponibles sur M2 étant limitées, une campagne est engagée afin de caractériser le comportement quasistatique de ce matériau composite agrégataire. De nombreux chargements sont réalisés à différentes vitesses, pressions et températures. Les réponses expérimentales mettent en évidence un comportement viscoélastique endommageable et une anisotropie induite par l’écoulement plastique. Les modèles définis pour les explosifs comprimés ne sont pas appropriés pour décrire ce comportement. Un modèle tenant compte des mécanismes observés est alors formulé. La viscoélasticité est intégrée à un modèle microplan permettant la description de l’endommagement anisotrope et de son effectivité. Une viscoplasticité multicouche est formulée pour décrire l’écrouissage cinématique non linéaire. Le critère de plasticité de chaque surface est de type von Mises. Une dilatance décrit l’écoulement volumique. La loi de comportement est implémentée dans le code aux éléments finis Abaqus/Standard sous la forme d’une routine utilisateur. Le modèle, qui comporte plus de cinquante paramètres, est identifié sur M2 à partir de dix essais. Soixante simulations sont ensuite réalisées pour confronter le modèle à tous les essais. À quelques exceptions près, le modèle reproduit correctement le comportement de M2. Des pistes de réflexion sont ouvertes pour optimiser l’algorithme. Enfin, l’application du modèle à d’autres explosifs comprimés est mise en question. Le comportement d’un second matériau énergétique agrégataire est analysé. Des simulations prospectives indiquent qu’un travail sur les fonctions d’effectivité est nécessaire avant de pouvoir généraliser le modèle