Etude et évaluation d'une solution composite à renfort tissé interlock pour la protection balistique de véhicule

Study and evaluation of a solution based on warp interlock reinforced composite for vehicle ballistic protection

• Auteur / Autrice : Benjamin Provost
• Direction : Daniel Coutellier, François Boussu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique. Energétique et matériaux
• Date : Soutenance le 14/01/2013
• Etablissement(s) : Valenciennes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille ; 1992-2021)
• Partenaire(s) de recherche : Pôle de recherche et d'enseignement supérieur (PRES) : Communauté d'universités et d'établissements Lille Nord de France (2009-2013)
• Partenaire(s) de recherche : Grande école : Ecole nationale supérieure des arts et industries textiles (Roubaix, Nord)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : GEMTEX (Roubaix)
• Jury : Président / Présidente : Damien Soulat
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Daniel Coutellier, François Boussu, Christophe Binétruy, Jean-François Ferrero, François Barthélémy, Mostapha Tarfaoui, Daniel Vallée
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Christophe Binétruy, Jean-François Ferrero

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tomographie

Blindage (rayonnements)

Choc (mécanique)

Balistique

Projectiles

Mots clés libres

Impact

Composite

Tissu interlock

Blindage

Perforation

Impact

Composite

Warp interlock fabric

Armour

Perforation

Résumé

Cette thèse a été réalisée au sein des laboratoires du GEMTEX et du LAMIH, et porte sur l’étude et l’évaluation d’une solution composite à renfort tissé pour la protection balistique de véhicule. L’enjeu de cette thèse consiste à explorer le potentiel des solutions en composite à renfort tissé interlock 3D dans le cas d’unimpact à haute vitesse. Deux solutions composites ont été mis au point en laboratoire, intégrant le même renfort tissé interlock mais mis en oeuvre par deux procédés d'imprégnation différents. Ces composites ont été évalués à l’impact par un FSP (Fragment Simulating Projectile) de 20 mm de diamètre, dans une configuration de backing, c'est-à-dire en face arrière d’une plaque métallique utilisée pour la protection contre les impacts à haute vitesse.Plusieurs campagnes d’essais ont été réalisées permettant d’optimiser nos structures interlocks 3D afin de répondre au mieux à la sollicitation dynamique. Les résultats à l’impact de ces composites ont été comparés à ceux d’une solution composite dite de référence généralement utilisée dans les véhicules blindés à base de tissés 2D empilés suivant différentes directions. Ces essais nous ont permis de faire ressortir les performances de l’une des structures développée présentant des capacités de protection à l’impact supérieures aux composites de référence.Afin d’en comprendre les mécanismes des renforts mis en jeu, nous avons représenté numériquement ces tissus interlocks soumis à l’impact. Des modèles numériques innovants ont été simulés dans le but de représenter le renfort tissé de façon réaliste grâce aux mesures obtenues par micro-tomographie à rayons X.

This thesis was performed at the laboratories of GEMTEX and LAMIH on study and evaluation of a solution based on warp interlock reinforced composite for vehicle ballistic protection. The main purpose of this thesis is to explore the potential of warp interlock reinforced composite solutions in the case of a high velocity impact. We have chosen to study two composite solutions manufactured in our laboratory which presented the same warp interlock reinforcement but with different resins and infusion processes. Those composites were tested by an FSP (Fragment Simulating Projectile) impact as armour backing. Few campaign of tests were performed which helped us to optimize our warp interlock structure in order tohave a better response to the dynamic loading. The impact results of our composites have been compared with those of the benchmark which is a composite generally used backing. Thanks to these tests we had the possibility to observe that one of our structures present a better impact behaviour than the others. In order to improve our representation of those reinforcement, we have been working on the numerical modelling of those warp interlock submitted to impact. Innovative numerical models have been set up thanks to micro-tomography analysis allowing a more realistic representation of the reinforcement.