Soutenance de thèse de LERICHE Denis

Résumé de la thèse

L'objet de ce travail de thèse traite de différents aspects relatifs à l'étude de la vulnérabilité des structures vis à vis des explosions et des impacts.
Dans ce cadre, notre travail a porté sur l'élaboration de l'équation d'état de type JWL des explosifs à l'aide de la technique de l'expansion de cylindre où nous avons pu montrer que le rapport masse linéaire du cylindre sur masse linéaire de l'explosif doit respecter un rapport limite donné de telle sorte que l'ensemble des réactions chimiques puisse se produire au cours de la transformation de l'explosif. Par ailleurs, nous avons pu proposer une méthode de détermination des coefficients de l'équation JWL à partir de relations analytiques empiriques disponibles dans la littérature donnant la pression de détonation, la vitesse de détonation et l'énergie libérée.
Nous avons également porté notre effort sur l'étude de la déflagration des explosifs sous agression thermique et nous avons pu montrer que l'approche de Frank-Kamenetskii permettait de déterminer la température limite de décomposition. Par ailleurs, nous avons établi une relation linéaire empirique entre le délai de réaction déterminé expérimentalement et le délai de réaction déduit de l'approche de Zinn et Mader.
Dans le cadre de la vulnérabilité des explosifs vis-à-vis des impacts mécaniques de type fragments, nous avons cherché à établir une relation entre les coefficients de la courbe Pop-Plot, les coefficients de la courbe de Rosslund-Jacobs et le diamètre critique. Notre approche montre que nous pouvons obtenir par une approche analytique, les coefficients de la courbe Pop-Plot d'un explosif dénommé R2D2.
Après initiation et détonation, les produits de réaction des explosifs se détendent et génèrent dans le milieu ambiant (atmosphère) une onde de choc. Ces deux types de chargement dynamiques sont susceptibles de solliciter les structures. Nous nous sommes alors intéressés :
- A l'action des produits de détonation sur des plaques métalliques pour des explosifs positionnés en champ proche voire au contact
- A l'interaction de l'onde de choc avec des structures de types cavités, variation d'aire ou bifurcation voire avec des composants pour lesquelles nous avons cherché à établir la courbe limite d'endommagement Pression-Impulsion
Nous avons ainsi pu montrer que le coefficient de réflexion de l'impulsion associée à la détente des produits de détonation est de l'ordre de 2. Ce résultat est cohérent avec les résultats disponibles dans la littérature de mise en vitesse de plaques ou de détonation en champ proche.
Dans le cas des configurations au contact, nous sommes capables de déterminer la mise en vitesse localisée de la plaque et l'étendue de la zone endommagée. En outre, nous avons pu montrer que la vitesse de l'onde de cisaillement que nous avons prise en compte au cours du processus de formation de la brèche en fonction du temps présentait la même valeur entre une configuration cylindrique et une configuration sphérique. La présence d'un confinement métallique autour de la charge explosive conduit à réduire la mise en vitesse localisée de la plaque et à accroître l'étendue de la brèche.
Par ailleurs, nous avons pu montrer qu'au cours de l'interaction d'une onde de choc avec une structure, deux phénomènes majeurs permettaient de caractériser le comportement de l'onde de choc :
- La diffraction
- La réflexion
Nous avons pu ainsi établir une approche analytique simple capable de déterminer les niveaux de pression obtenus après interaction d'une onde de choc avec une cavité, une variation d'aire voire une bifurcation.
De plus, nous avons complété notre travail par une analyse de l'endommagement généré sur des composants après interaction avec une onde de choc issue de la détonation d'une charge explosive.