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Étude du comportement dynamique des matériaux granulaires et tissés : approche expérimentale et simulation numérique

type de publication      thèse de doctorat
date de publication 16-12-2011
auteur(s) Van Roey Jan
jury Degrieck J.; Bahlouli N.; Rusinek A.; Pirlot M.; Boussu F.; Reck B.; Rabet L.; Imad A.
école Université de Lille 1
  
résumé Le travail de thèse porte sur l’étude du comportement en dynamique des matériaux granulaires et tissés. Afin d'évaluer l'absorption d'une onde de choc par un matériau granulaire, un dispositif expérimental a été développé permettant d'évaluer à la fois la pression incidente et réfléchie, la déflexion et l'accélération d'une plaque de référence, en fonction du temps. Le comportement du système étudié est décrit par un modèle masse-ressort-amortisseur à un degré de liberté. D’autre part, l'impact balistique d'une bille dans un matériau granulaire est étudié sur la base de l'évolution de la vitesse de la bille à travers le matériau en utilisant un dispositif spécifique de mesure. L'impact dans le matériau granulaire peut être considéré comme un impact hydrodynamique. Concernant l'impact balistique d'une bille sur un tissu, un protocole expérimental spécifique a été développé en vue de réaliser une mesure continue de la vitesse du projectile au cours de l'impact. Un modèle analytique, basé sur le principe de la conservation de la quantité de mouvement, a été développé en vue de prédire l'évolution de la vitesse d'impact pendant la première phase après l'impact. Ce modèle est validé par une confrontation entre les résultats expérimentaux.
Au niveau de la simulation numérique du matériau granulaire soumis à une onde de choc, l'application de la pression sur le matériau granulaire est modélisée de deux façons: application directe de la pression de l'onde de choc comme une condition initiale, et propagation de l'onde et interaction avec la structure sollicitée dans un domaine Eulérien. Le matériau granulaire est modélisé par un matériau équivalent homogénéisé.
L’étude numérique de l'impact d'une bille rigide dans un matériau granulaire est réalisée en introduisant une méthode de calculs sans maillage du type SPH (Smooth Particle Hydrodynamics).
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