Essais dynamiques multi-instrumentés sur le verre feuilleté

Multi-instrumented dynamic experiments on laminated glass

• Auteur / Autrice : Corentin Le Gourriérec
• Direction : Stéphane Roux, Bastien Durand, Xavier Brajer
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des matériaux
• Date : Soutenance le 01/12/2022
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de mécanique Paris-Saclay (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2022-....)
• Partenaire(s) de recherche : référent : École normale supérieure Paris-Saclay (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1912-....)
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Sciences de l'ingénierie et des systèmes (2020-....)
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : Saint-Gobain Recherche
• Jury : Président / Présidente : Etienne Barthel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Julien Réthoré, Pascal Forquin, Patrice Bailly, Eric Markiewicz
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Julien Réthoré, Pascal Forquin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Corrélation d'images numériques

Barres de Hopkinson

Matériaux -- Essais dynamiques

Indentation des matériaux

Essais de résilience

Verre de sécurité

Mots clés libres

Essais dynamiques

Verre feuilleté

Impact rigide

Indentation dynamique

Petites barres de Hopkinson

Stéréo-Corrélation d'images numériques

Dynamic testing

Laminated glass

Hard-Body impact

Dynamic indentation

Mini-Hopkinson bar device

Stereo-Digital image correlation

Résumé

Le verre feuilleté, un composite composé de deux ou plusieurs feuilles de verre différentes, intercalées de couches polymères, est très utilisé dans le bâtiment ou l'automobile.Ce vitrage assure la sécurité de l'utilisateur en empêchant l'éjection de gros fragments de verre lors d'un impact et en lui conférant une bonne aptitude à dissiper l'énergie du choc.La sécurité exceptionnelle qu'offre ce matériau est qualifiée par de nombreux tests normatifs.La résistance au gravillonnage est également un enjeu pour ce vitrage et un nouveau dispositif a donc été conçu pour étudier la formation de fissures en étoile. Il est composé d'un projectile impactant un indenteur équipé de jauges de déformation. Une caméra rapide, utilisée pour mesurer l'évolution de la fissure, est synchronisée avec les mesures de force et vitesse d'indentation.Une simulation analyse ensuite le comportement non-linéaire de la zone indentée.Lors d'un essai de chute à la bille, les plis de verre sont tout d'abord multi-fissurés, puis la plaque se déforme grâce au délaminage et à l'étirement des ponts de polymère au droit des fissures du verre. Ceci permet la dissipation d'énergie.Le mouvement de l'échantillon est mesuré par stéréo-corrélation d'images numériques régularisée.Les impacts répétitifs sont également étudiés car le modèle de fissure et l'histoire du délaminage sont cruciaux pour évaluer la résistance résiduelle du verre feuilleté sous impact.

Laminated glass, a composite made of two or more different glass sheets, interleaved with thin polymeric layers, is a widely used material for building or automotive applications.Used as glazing, laminated glass is designed to insure the user safety by preventing large glass chip ejection during an impact and by dissipating the kinetic energy.The composite response to dynamic loads is therefore a crucial issue to validate the safety of its use through many standards implying a wide variety of tests.Resisting small impacts like graveling is also at stake for such glazings.It is proposed to study the star crack formation by designing a new device. The set-up is composed of a spring-loaded projectile that mimics a gravel momentum and a mini-Hopkinson input bar equipped with strain gauges, whose end is an indenter initially in contact with the sample. A synchronized high-speed camera, used to measure the crack propagation, is combined with the indenter force and velocity measured at the indenter tip.A simulation analyzes the non-linear local behavior accounting for the sample dynamic bending.This work is a prelude to the crack length prediction on windshields submitted to gravel pitting.Hard-body blunt impact are representative of anti-burglary testing.During a ball-drop test, the glass layers are cracked and a global large strain regime, driven by the newly formed polymeric bridges, is activated. A large amount of impact energy is dissipated thanks to the stretching of the interlayer and delamination.To estimate the composite behavior after glass breakage, stereo-digital image correlation analyses, introducing axial regularization, are carried out from high-speed camera images to extract the kinematic information of the sample motion.Leads are proposed to design a predictive model with regards to the observations.Repetitive impacts are also studied as the crack pattern and the delamination history are crucial to evaluate the laminated glass residual resistance.