Modélisation analytique et statistique du développement des instabilités plastiques

Contexte :

Le développement des instabilités plastiques est l’origine essentielle de l’initiation de la fragmentation dynamique, sujet d’importance pour des applications tant « de Défense » que « Civiles », en lien avec la sécurité de stockages potentiellement explosibles. Deux thèses précédemment menées au CEA de Gramat ont abouti, d’une part, à une modélisation analytique 2D monomodale complète (analyse linéaire de stabilité étendue XLSA) du développement des instabilités de striction dans un cylindre mince en expansion dynamique, d’autre part, à une description multimodale du développement des instabilités dans un barreau en traction dynamique.

Objectif de la thèse :

La thèse proposée a alors pour objectif d’élaborer une méthodologie innovante pour la compréhension du phénomène de développement des instabilités. En premier lieu, il s’agira d’établir une première description 2D axisymétrique complète des instabilités se développant dans un barreau cylindrique en traction dynamique, en s’inspirant des développements XLSA. Afin d’optimiser au mieux les temps de calcul, une approche 1D complémentaire et novatrice devra être proposée via une analyse numérique détaillée des approximations faites actuellement sur les approches 1D classiques, ainsi qu’en exploitant les premiers travaux acquis. Enfin, une description statistique des instabilités dans un tube en expansion sera proposée en s’inspirant des travaux déjà réalisés spécifiques au cas du barreau. Ces derniers étaient basés sur des distributions 1D. L’objectif sera alors de proposer une extension 2D de la description statistique des distributions de perturbation; description jamais proposée dans la littérature.

Déroulement de la thèse :

Le travail de thèse sera encadré de manière tripartite entre le centre CEA/DAM Gramat (lieu de déroulement principal de la thèse), le centre CEA/DAM Ile de France et l’Université de Lorraine (au LEM3 à Metz). Il se composera en différentes étapes de développement et d’évaluation :

• Développement du modèle complet adapté au barreau en traction et évaluation par comparaisons analytiques / numériques.
• Développement d’une approche 1D et confrontations analytiques / numériques.
• Intégration de ces développements dans une approche statistique multimodale et comparaisons analytiques / numériques voire expérimentales en configuration barreau et cylindre.

DIRECTEUR DE THESE

Sébastien MERCIER

ECOLE DOCTORALE

ED 409
EMMA – Energie Mécanique Matériaux

ENCADRANT

Skander EL MAI
skander.elmai@cea.fr

CENTRE

Gramat
BP 80200
46500 Gramat
Tél. : 05-65-10-54-32