propergols composites : Caractérisation expérimentale et

propergols composites : Caractérisation expérimentale et modélisation
micromécanique par éléments finis
Résumé : Ce travail de thèse vise à identifier les mécanismes par lesquels la fraction
volumique de charges, la distribution de tailles des charges, le comportement mécanique
de ces matériaux. Des calculs de
sollicitation de traction uniaxiale à faible vitesse de déformation. Ils prennent
notamment en compte un modèle de zone cohésive pour représenter la décohésion à
et un critère original de ruine de la microstructure. Les résultats
numériques sont favorablement comparés aux tendances obtenues expérimentalement
sur propergols composites industriels et modèles. Par ailleurs, une validation de
quantitative du comportement mécanique et de la variation volumique
composite
modèle, obtenus par simulation de microstructures 3D et par caractérisations
expérimentales. Enfin, la tenue du propergol dans un assemblage propergol/lieur soumis
à un test de pelage est étudiée expérimentalement.
Mots clés : élastomères fortement chargés, propergols, simulations éléments finis,
endommagement, adhésion, zone cohésive
Study of the relationship between the structure and the mechanical properties
until failure of solid propellants: experimental investigation and micromechanical
finite element simulations
Abstract : This work aims at understanding the relationship between solid propellants
particles volume fraction, particles size distribution, binder mechanical properties and
binder/particles bonding with the mechanical behavior up to failure of these materials.
Finite elements analyses on 2D microstructures are performed in order to qualitatively
characterize the microstructure evolution throughout uniaxial tensile loading at small
strain rate. These simulations account for the binder/particles debonding with a cohesive
zone model and implement an original failure criterion. Simulation and experimental
results are consistent. Besides, a quantitative comparison between simulations on 3D
microstructures and experimental data is drawn in order to validate the above qualitative
results. It is performed on a model composite and compares both the mechanical
behavior and the volume variations. At last, the propellant failure during a peeling test
of the liner/propellant structure is studied experimentally.
Keywords : highly filled elastomers, solid propellants, finite elements analysis,
damage, adhesion, cohesive zone