Identification et modélisation de la performance balistique de blindage céramique avancé – ICAR

Dans le cadre du précédent projet Astrid Mhica (2019-2023) deux types d’expérimentations dynamiques originales ont été développés : d’une part des essais d’impact balistique de noyau de projectile API-BZ sur des cibles bi-couches céramique/composite ont été réalisés en configuration sarcophage. Ces essais ont permis de procéder à une analyse par microtomographie des modes d’endommagement et de multi-fissuration dans les 2 céramiques considérées (SiC Hexoloy et Forceram) et dans le composite (délaminage). Ces essais ont également mis en évidence une fragmentation intense du noyau de projectile en plusieurs centaines de fragments. D’autre part, des essais de compression quasi-œdométrique (compression avec anneau de confinement) ont été menés sur des échantillons de céramiques préfragmentées par impact pour caractériser son comportement sous fort confinement. Toutefois, en raison du trajet de chargement adopté (proche d’un trajet en déformation uniaxiale), ces essais ont montré un comportement linéaire du milieu fragmenté, ce qui n’a pas permis d’identifier l’enveloppe de rupture du milieu fragmenté. Enfin, des travaux de simulation numérique ont été conduits à l’aide du code de calcul Abaqus et du modèle couplé de plasticité-endommagement JH2-DFH (Johnson-Holmquist/ Denoual-Forquin-Hild). Ces simulations numériques ont permis de démontrer que le processus de fragmentation dynamique modélisé à l’aide du modèle DFH se développe en quelques microsecondes. Ainsi la résistance de la céramique non-fragmentée joue un rôle majeur sur le processus d’érosion du projectile intervenant dans les premières microsecondes. En revanche, la résistance de la céramique dans son état fragmenté influence fortement la phase suivante de pénétration du projectile. Or la résistance déviatoire des céramiques à blindage dans leur état vierge et fragmenté reste à préciser.

Le projet ICAR vise à combler ces lacunes expérimentales et numériques. Sur le plan expérimental il s’agit de développer une cellule triaxiale permettant de réaliser des essais triaxiaux sur céramique à blindage vierge ou préfragmentée fonctionnant à des pressions pouvant atteindre les 1 GPa. Ces essais appliqués à 5 céramiques à blindage permettront de constituer une base de données complétée par les travaux en cours dans la thèse de J. Genevois (2020-2023) portant sur la caractérisation de céramiques à blindage par impact de plaque (haute-vitesse de chargement). Cette base de données permettra de finaliser l’identification des paramètres du modèle JH2-DFH pour chacune des microstructures. Ce modèle numérique fera l’objet d’une validation par simulation numérique d’essais d’impact de laboratoire en reprenant la configuration expérimentale du projet Mhica. Enfin l’outil numérique sera mis en œuvre dans une étude paramétrique permettant de comparer la performance des céramiques à blindage dans différentes configurations d’intégration ou en considérant différents noyaux de munition. Ainsi, le projet permettra d’aboutir à une meilleure compréhension de l’influence du comportement mécanique des céramiques à blindage sous fort confinement sur leur performance balistique.