Comportements Dynamiques en Conditions Sévères et Grandes Déformations

Les objets d’étude de cette OR concernent (i) les comportements mécaniques et les mécanismes de déformation engendrés par des sollicitations mécaniques à grandes vitesses de types impact (direct ou indirect) ou balistiques, s’appuyant sur des expertises croisées en termes théorique et expérimental, en lien très étroit avec des collaborations engagées et pérennes avec des partenaires externes (projets ANR et ASTRID) et (ii) l’optimisation des paramètres thermodynamiques de la réaction de combustion auto-propagée (SHS), procédé d’intérêt dans le cadre des activité de l’OR 2MP. Les objectifs à court et long termes se déclinent de la manière suivante :

• Dynamique expérimentale : Evaluer, analyser, comparer et comprendre le comportement mécanique dans les domaines thermiquement activés mais surtout « visqueux » (pour des vélocités de projectile dans la gamme 30-75 ms-1) des matériaux métalliques de grande diffusion, en particulier les alliages nouveaux et les microstructures produites dans le cadre de l’OR 2MP et des partenaires (Nexter Munitions, Thiot Ingénierie).

• Endommagement des matériaux fragiles sous chargement dynamique : Améliorer la connaissance des mécanismes pilotant le comportement confiné des céramiques micro-fissurées. L’objectif final est d’alimenter des modèles utilisés par l’ingénieur permettant de simuler la réponse d’une céramique soumise à un impact balistique (vitesse de déformation entre 103 et 106 s-1). La modélisation mécanique sera en liaison avec des essais de caractérisation conduits à CEA-Gramat grâce au Générateur Electrique de Pression Intense (GEPI).

• Optimisation du procédé SHS : Il s’agit d’un procédé à très hautes températures (1800-4000 K typiquement), présentant un front de réaction pouvant être extrêmement marqué, avec des vitesses de montée de température pouvant dépasser, dans les cas extrêmes, 105 K.s-1. Nos études consistent à établir l’influence sur les microstructures et l’homogénéité des produits des paramètres de la réaction, en termes thermodynamiques, micro-cinétiques (caractérisation des réactifs, notamment répartition granulométrique) et macro-cinétiques (densité relative, conductivité thermique, etc.).

• « Stress-engineering » pour l’élaboration de nano-structures : diverses techniques se développent actuellement pour mettre en forme des nano-objets en tirant profit de précontraintes introduites, dont la modélisation mécanique et numérique s’avère complexe (contexte de grandes déformations). Par exemple, l’auto-dépliage de nano-plaques précontraintes (gammes de vitesses de déformations variables et non constantes durant le processus) aboutit à l’obtention de nano-objets 3D creux pouvant constituer des résonateurs en micro-photonique. Les premières propositions constituent notre participation à l’ANR PHOLDING (2018-2021) sur ce pliage de nano-plaques pour résonateurs, la partie expérimentale étant prise en charge par l’Institut de Nanotechnologies de Lyon.