Modélisation dynamique multiniveaux spatial et temporel d'un projectile sous sollicitations de chocs multiples

Résumé : Cette thèse s’intéresse à la modélisation et à la simulation des phénomènes liés au chargement des projectiles d’artillerie. La liaison conique formée par l’obus et le tube, résultat du chargement, est étudiée en détails.

Grâce à une étude numérique par éléments finis à l’aide du logiciel Abaqus, le comportement de la liaison conique a été caractérisé par trois phases distinctes. Lors de la phase de pénétration, c’est-à-dire l’assemblage, l’énergie cinétique du projectile est transformée en énergie de déformation élastique. L’effort normal provoqué par cette déformation maintient le projectile en place. Ensuite, lors de la phase de retour élastique, le comportement se stabilise. Enfin, lors de la phase d’extraction i.e. le démontage, l’assemblage est lentement tiré en dehors de son logement. Cela entraine le glissement partiel de l’interface avant le démontage complet.

Après avoir identifié ces phénomènes et cette dynamique numériquement, un modèle phénoménologique de liaison conique est proposé. Celui-ci décrit au niveau global le comportement de la liaison et grâce à un procédé d’homogénéisation, prend en compte les effets locaux d’interface.

Pour mener les simulations numériques à bien, un algorithme d’optimisation de simulations a été développé. Celui-ci permet de lier, sous Abaqus, des simulations représentants la même géométrie avec des maillages plus ou moins densifiés. Il permet, lors de la simulation du chargement, d’ajuster la qualité de la discrétisation en fonction du contact projectile/tube. La détection ou la perte du contact sert de variable de contrôle pour l’enchainement des calculs et le choix du maillage employé. La position et la vitesse du projectile sont transférées entre les différentes étapes de simulation. Un estimateur d’erreur en pression de contact couplé à un système de remaillage a été développé afin d’optimiser la solution obtenue en fin de simulation.

De plus, afin d’alimenter la démarche de modélisation et de validation, des essais ont été menés pour identifier les paramètres d’intérêt et valider le contact conique. Un essai cône sur cône inédit a été réalisé au sein du laboratoire pour étudier expérimentalement le comportement de l’interface.

L’ensemble de ces travaux permet de valider la démarche de modélisation de l’interface formée par le projectile et le tube grâce à des résultats numériques, analytiques et expérimentaux.

Jury :

• Vincent MAGNIER Rapporteur - MCF, Université de Lille
• Mathieu RENOUF Rapporteur - CR, CNRS LMGC
• Martine PITHIOUX Examinatrice - DR, CNRS ISM
• Nicolas FILLOT Président du jury - PU, INSA Lyon
• Frédéric LEBON Directeur de thèse - PU, Aix-Marseille Université
• Caroline GOUTAL Co-encadrante de thèse - IR, KNDS France
• Iulian Rosu Membre invité - IR, CNRS LMA
• Corado Ningre Membre invité - IR, CEA

La soutenance de thèse de Thomas Collas est prévue le 16 décembre à 14h00 - amphithéâtre du LMA