Contexte :

Les céramiques constituent de très bons candidats pour la conception de solutions de blindage à haut niveau de protection. Les travaux récents ont permis d’améliorer la compréhension des liens unissant la microstructure à la fragmentation des matériaux céramiques (thèse de J.L. Zinszner, soutenue en 2014). Néanmoins, le comportement en compression dynamique et la résistance du milieu fragmenté à la progression du projectile restent décrits par des approches purement phénoménologiques. En effet, les modèles actuels peinent à décrire la réponse des céramiques endommagées, ce qui tend à limiter leur capacité prédictive. Des travaux de modélisation et de simulation utilisant une formulation de Galerkin discontinu sont menés au LSPM (Laboratoire des sciences des procédés et matériaux) depuis plusieurs années pour étudier le comportement dynamique de matériaux fragiles contenant des microfissures (thèse de Q. Gomez, soutenue en 2017).

Objectif de la thèse :

L’objectif de la thèse consiste à améliorer la connaissance des mécanismes pilotant le comportement en compression de milieux microfissurées. Dans ce but, des simulations numériques seront conduites en considérant explicitement une ou plusieurs populations de microfissures. Ces simulations en champ complet permettront de mieux appréhender l’influence des paramètres microstructuraux sur la réponse de céramiques en compression dynamique.
Les conclusions tirées de l’analyse en champ complet permettront de proposer et de calibrer un modèle micromécanique homogénéisant les principaux mécanismes activés en compression dynamique.

Déroulement de la thèse :

Le projet de thèse comprendra plusieurs étapes mêlant modélisation, simulations numériques et expérimentations :

1. Il s’agira tout d’abord de mener une analyse critique des travaux de la littérature portant sur des études, expérimentales ou de modélisation et simulation, sur le comportement sous choc de milieux multi-fissurés,

2. Puis de mener les phases de modélisation et de simulation par une formulation Galerkin discontinu de milieux élastiques contenant des populations de microfissures ; ces simulations permettront d’identifier l’influence de paramètres microstructuraux sur la réponse dynamique d’une céramique,

3. Puis, en s’appuyant sur les résultats précédents, il s’agira de développer et de valider un modèle micromécanique pour le comportement des céramiques microfissurées sous choc,

4. En parallèle, une ou plusieurs configurations expérimentales originales seront dimensionnées pour étudier la réponse sous choc de matériaux céramiques à différents niveaux de microfissuration.

Directeur de thèse et école doctorale :

Prof. Ioan IONESCU – LSPM, Université Paris 13 Sorbonne-Paris-Cité – Ecole doctorale Galilée (Sciences, Technologie, Santé)

Contact :

Benjamin ERZAR – CEA/Gramat – BP 80200 – 46500 Gramat – 05 65 10 54 32