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

机译:对于经历大变形的高度带电微粒复合材料,多尺度方法中的界面损坏

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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.
机译:这项工作涉及对高电荷颗粒复合材料(推进剂)的机械性能的研究。这种类型的材料由弹性体基质和反应性颗粒(体积比大于60%)组成,它们可以通过释放大量能量而意外地对意外应力或故意应力产生反应,从而导致材料破坏。及其环境。电荷/基体去内聚力造成的损坏导致形成空隙,这些空隙有利于燃烧的开始和传播。对这些反应事件的预测需要了解损伤的微观结构状态(缺陷的位置和形态)以及局部机械场的估计。所考虑的材料的形态复杂性及其高度非线性的行为已导致规模转换技术的逐步发展,这使得可以估计均质化的响应,但也可以访问上述局部数量。这种方法称为“形态学方法”(A.M.),可以直接表示微观结构和分辨率,而无需事先线性化局部非线性定律。在日益增加的困难中,AM一方面,它已被制成用于完好无损的复合材料的最终转化方案。损伤研究也在小变形的情况下进行,由于基质是弹性体,因此非常简化。现在提出了新的发展,以平移基体可以承受的大变形和界面的脱粘。耦合问题是高度非线性的,并通过适当的算法进行数值求解。作为对小变形工作的扩展,我们提出了一种成核准则,该准则扩展到完成的转变,以及缺陷的闭合和重新开放准则,并根据对微结构施加的不同应力模式和有核缺陷的特征来激活。

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