Base de données sur les autres explosifs pressés à base de HMX

Figure I-17. Essai de traction-compression alternées réalisé sur M1 et comparaison avec les courbes des essais monotones correspondants. La flèche rouge signale la reprise de raideur du matériau. D’après Picart et

al. [105].

Figure I-18. Données

expérimentales à rupture pour le matériau M1 (en rouge) et critère de rupture établi par les auteurs (en bleu). D’après Picart et Pompon

[107].

3.2. Base de données sur les autres explosifs pressés à base de

HMX

Concernant les autres matériaux au HMX, la littérature mentionne des essais de compression uniaxiale monotone à température ambiante et à 60°C pour des vitesses de déformation de 10-6 s-1

à 10-3 s-1 [24][51][57][64] ainsi que des essais avec cycles de charge-décharge-recouvrance à -15°C, 23°C et 50°C avec des vitesses de l’ordre de 10-5 s-1 et 10-4 s-1 en charge et de 10-3 s-1 en décharge [25][27]. On trouve également des données sur le comportement en traction monotone à -18°C et 10-4 s-1 [126], à température ambiante à 2.10-5 s-1 [51] ainsi qu’en traction cyclée charge-décharge-recouvrance à 23°C et environ 10-4 s-1[27]. Wiegand et al. [136] ont réalisé des essais de compression uniaxiale sous différentes pressions hydrostatiques de 0,6 à 138 MPa, notamment à 5.10-4 s-1 et température ambiante, montrant l’influence du confinement sur le comportement du matériau. Pour tous ces essais, seules les déformations longitudinales de l’éprouvette sont représentées en fonction de la contrainte. Dans la littérature, on retrouve

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également des données DMA et desdonnées à rupture en traction [128]. On notera également que des essais de torsion, avec et sans application d’une contrainte axiale, ont été réalisés à 25°C et 0,08°/s [59]. Un essai de flexion trois points a été réalisé à une vitesse de déplacement de 0,0212 mm.s-1, sur une éprouvette de dimensions 75x15x10mm [66] et un autre à 0,2 mm.s-1 sur une éprouvette 114x102x12mm [51]. Plusieurs publications se rapportent à l’essai brésilien, certaines s’intéressant à la microstructure de l’échantillon, en particulier à son mode de fissuration (intergranulaire ou transgranulaire) [37][109][137] tandis qu’une autre étudie le comportement macroscopique de l’échantillon par corrélation d’images [89]. Enfin, lors des essais de compression, traction et flexion trois points menés par Ellis et al. [51] des mesures d’émissions acoustiques ont été réalisées afin d’étudier la fissuration du matériau.

Comme le matériau M1, le PBX-9501 est un matériau visqueux, sensible à la température et à la vitesse de sollicitation. Les résultats DMA montrent qu’il est très visqueux dès -50°C (fréquence de 10 Hz sur la Figure I-19.b). Une dépendance à la vitesse de sollicitation et une asymétrie du comportement en traction et compression ont été observées (Figure I-20). De plus, même si ce n’est pas mentionné par les auteurs, la courbe d’une compression cyclée du PBX-9501 (Figure I-21) montre que les charges prennent une forme de « S » après quelques cycles, comme le matériau M1.

On notera que le matériau a été sollicité sous plusieurs températures comprises entre -18°C et 50°C mais les études ont été réalisées de manière éparse. Aucune publication ne synthétise l’influence de la température.

L’influence de la pression de confinement sur l’EDC-37 a été étudiée par Wiegand et al. [136] (essais de compression monotone sous confinement). Les courbes contrainte-déformation (Figure

I-22) montrent que plus le confinement augmente, plus le pic de contrainte est élevé et plus le post-pic s’atténue jusqu’à disparaître. À confinement élevé (à partir de 6 MPa), un long plateau apparaît en fin de chargement. Les auteurs calculent un module élastique longitudinal en pied de courbe mais aucun détail n’est donné. L’évolution de ce module en fonction du confinement comporte deux régimes (Figure I-23), sa valeur double entre 0 à 7 MPa puis varie très peu au-delà. Des essais avec cycles charge-décharge-recharge ont également été réalisés sous différents confinements. Les auteurs disent que sous faible confinement (jusqu’à 7 MPa) une baisse du module élastique est constatée lors de la recharge. Sous fort confinement, les modules n’évoluent pas. De plus, à partir d’un essai réalisé sous une pression supérieure à 30 MPa, les auteurs montrent que la limite d’élasticité (estimée pour une déformation relative de 2%) a presque doublé. Toutefois, des réserves peuvent être émises quant au fait de calculer un seuil de plasticité à 2% de déformation sur un matériau quasi-fragile. Selon les auteurs, entre 0 et 7 MPa de confinement, un mécanisme d’endommagement serait prépondérant tandis qu’au-delà, un écoulement plastique régirait le comportement.

Les mesures d’émission acoustique d’Ellis et al. [51] sur l’EDC-37 mettent en évidence le développement de l’endommagement d’une éprouvette au cours de son chargement. Cette méthode se base sur le fait que l’apparition d’une fissure dans l’éprouvette génère une onde élastique qui peut être mesurée et analysée. En traction et flexion, des émissions acoustiques sont enregistrées seulement à l’approche de la rupture de l’éprouvette. En compression, des émissions sont enregistrées tout au long de l’essai, mais leur nombre se multiplie lorsque la non-linéarité du comportement s’accentue. Les auteurs voient dans ces mesures l’influence du mode de rupture : fragile en traction et flexion, plus ductile en compression.

Les microscopies post-rupture d’un échantillon de PBX-9501 soumis à un essai brésilien quasistatique [37][109][137] montrent que le mode de fissuration prédominant est la fissuration intergranulaire par décohésion du joint de grain. Toutefois, Williamson et al. [137] remarquent que pour des essais réalisés en dessous de la température de transition vitreuse du liant (environ -40°C), la rupture est transgranulaire.

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Le caractère asymétrique du comportement en traction/compression a pu être observé (Figure

I-20), mais aucun chargement alterné n’a été réalisé. Les déformations transversales n’ayant pas été mesurées par les différents auteurs, il n’est pas possible de conclure sur une possible anisotropie induite de ces matériaux.

Les travaux de Buechler [25][27] sur le PBX-9501 sont intéressants. Sa démarche est semblable à celle du CEA pour caractériser M1, mais seules les déformations longitudinales sont étudiées. À partir de cycles de charge-décharge-recouvrance, des déformations irréversibles du matériau sont mises en évidence. En supposant un écrouissage isotrope faute de données, les déformations plastiques longitudinales sont tracées en fonction de la contrainte maximale du cycle, puis ces valeurs sont retranchées aux courbes globales. Les courbes de charge ainsi reconstruites peuvent être considérées élastiques. Puisqu’elles ne sont pas superposées en raison d’un adoucissement à chaque cycle, l’auteur y voit l’effet de l’endommagement et quantifie le dommage par rapport à l’écart à la première courbe de charge. Ainsi, ces travaux sur l’endommagement relèvent davantage de la modélisation que de la caractérisation.

Figure I-19. (a) Mesure du module réel et du facteur de perte du PBX-9501 en fonction de la fréquence du signal. (b) Courbes maîtresses du module réel et du facteur de perte à 23°C. Les mesures ont été réalisées entre -70°C et 70°C. D’après Thompson et al. [128].

Figure I-20. Essais de compression (plus importants niveaux de déformations) et de traction, réalisés sur le PBX-9501 à température ambiante, pour des vitesses de 10-6 à 10-2 s-1 (trois courbes par décade). Plus la vitesse est élevée, plus la contrainte maximale augmente. D’après Buechler [24].

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Figure I-21. Courbe contrainte-déformation longitudinale d’un essai de compression cyclée réalisée sur le PBX-9501 à température ambiante piloté à environ 7.10-4 s-1. D’après Buechler [25].

Figure I-22. Influence de la pression de confinement entre 0,1 et 6,9 MPa sur le comportement de l’EDC-37 en compression uniaxiale, d’après Wiegand et al. [136].

Figure I-23. Influence de la pression de confinement entre 0 et 138 MPa sur le module de Young de l’EDC-37, d’après Wiegand et al. [136]. Chaque point représenté correspond à un essai.