Etude du comportement mécanique des multi-matériaux soumis à un impact balistique : approches expérimentale et numérique

par Lionel Gilson

Thèse de doctorat en Mécanique, Energétique et Sciences des Matériaux

Sous la direction de Abdellatif Imad et de Luc Rabet.

Soutenue le 12-12-2017

à Lille 1 en cotutelle avec École Royale Militaire (Bruxelles) , dans le cadre de École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille) , en partenariat avec Laboratoire de mécanique de Lille (LML) (laboratoire) .

mots clés

• Behind armour blunt trauma (BABT)
• Balistique
• Choc (mécanique)
• Impact
• Gilets pare-balles -- Matériaux
• Thorax -- Simulation par ordinateur
• Gélatine -- Propriétés mécaniques
• Pâte à modeler -- Propriétés mécaniques
• Composites -- Propriétés mécaniques

Résumé

Le travail de la thèse porte sur une étude globale des interactions qui surgissent sur le système projectile/protection/cible lors d’un impact balistique non perforant. L’objectif principal consiste à l’analyse et à l’évaluation des modes d’endommagement des projectiles et des protections d’une part, et les déformations occasionnées sur la cible, d’autre part. Une étude expérimentale a permis la caractérisation mécanique des différents matériaux utilisés à savoir : la gélatine, la plastiline, ainsi que l’analyse des réponses balistiques utilisant des protections en composite, en aluminium et textiles. L’accent a été mis sur la recherche des lois de comportement appropriées pour les différents composants du système balistique utilisant des multi-matériaux. Une simulation numérique du thorax humain a été développée, exploitée et validée sur la base d’un impact non pénétrant. La simulation numérique a été réalisée en prenant en compte à la fois le thorax et les différents organes du corps humain en intégrant aussi la présence de protections.

Titre traduit

Study of the mechanical behaviour of multi-materials submitted to a ballistic impact : experimental and numerical approaches

Résumé

This work deals with interactions occurring on the projectile/protection/target system during a non-perforating ballistic impact. The first main goal concerns the analysis and evaluation of the processes’ damage projectiles and protections. The second one concerns the deformation of the target. An experimental study has allowed the mechanical characterisation of different used materials: the gelatine, the plastilina, and the analysis of the ballistic response of the composite, aluminium and textile based-protections. The research carried out here is focused on the appropriate material laws of different components of the ballistic system implicating the multi-materials. A numerical simulation of the human thorax has been developed, implemented and validated thanks to a non-penetrating ballistic impact. The numerical simulation has been realised by taking into account of both the thorax and the different organs of the human body protected by a ballistic protection.