Endommagement d'interfaces dans une approche multi-échelle pour composites particulaires fortement chargés subissant de grandes déformations

摘要

Ces travaux concernent l’étude du comportement mécanique de composites particulaires fortement chargés (propergols). Ce type de matériau est constitué d’une matrice élastomère et de particules réactives (proportion volumique supérieure à 60%) qui peuvent réagir de manière inattendue à une sollicitation accidentelle ou intentionnelle en libérant une grande quantité d’énergie pouvant mener à la destruction du matériau et de son environnement. L’endommagement par décohésion charges/matrice entraîne la formation de vides propices à l’initiation et à la propagation d’une combustion. La prévision de ces événements réactifs nécessite la connaissance de l’état microstructural d’endommagement (position et morphologie des défauts) et l’estimation des champs mécaniques locaux. La complexité morphologique des matériaux considérés ainsi que leur comportement fortement non linéaire a mené au développement progressif d’une technique de transition d’échelle permettant d’estimer la réponse homogénéisée mais aussi d’accéder aux grandeurs locales précitées. Cette méthode, l’« Approche Morphologique » (A.M.), permet une représentation directe de la microstructure et une résolution sans linéarisation préalable des lois non linéaires locales. Dans une approche de difficultés croissantes, l’A.M. a d’un côté été formulée en transformations finies pour des composites non endommagés. L’étude de l’endommagement a parallèlement été réalisée dans le cadre des petites déformations, ce qui est très simplificateur puisque la matrice est un élastomère. De nouveaux développements sont maintenant proposés afin de traduire à la fois les grandes déformations que peuvent subir la matrice et les décohésions d’interfaces. Le problème couplé est fortement non linéaire et résolu numériquement par l’intermédiaire d’algorithmes adaptés. Dans le prolongement des travaux en petites déformations, nous proposons un critère de nucléation étendu aux transformations finies, ainsi que des critères de fermeture et de réouverture des défauts, activés suivant les différents modes de sollicitation de la microstructure et les caractéristiques des défauts nucléés.