Mécanique et Interactions en Dynamique Rapide Sous Chargements Variables
Résumé
The research work and the doctoral supervisions presented in this memoir are related to the
response of deformable structures under variable loads which include responses of explosively loaded plates,
gun-tube interaction, and non-penetrating impacts on the the thoracic cage. In the first part, solutions of
slender structures responses obtained by tranform or assumed modes methods are presented. We present in
this part a mixed method (simulations/experiments) able to forecast the life-time of a gun tube. In the second
part, fluid-structure interaction under the moving pressure of an explosion is studied. Analytical solutions for
the idealized problem and the simulations based on a mixed approach (solving the shock-wave propagation and
solid-liquid coupling) are presented and analyzed. In the third part, a large experimental study of the response
of isolated pig thoracic cages have enable to highlight the influences of the transmitted impulse and of the
mass-velocity couple on the impact severity against the biological structure. The experiments, also permitted
to record the dynamic fracture of the rib, and to measure in real-time the wall response under the impact.
Les travaux de recherche et d’encadrement doctoraux présentés dans ce mémoire sont relatifs à la
réponse des structures déformables soumises à des chargements variables : réponse des structures à des détonations,
dynamique des tubes-d’armes, et dynamique de la paroi thoracique subissant un impact non-pénétrant.
Dans la première partie, on présente les solutions du mouvement des structures élancées, obtenues par la méthode
des tranformées (Fourier et Laplace) ou par synthèse modale. Une méthode mixte (expérimentale/numérique)
permettant de prévoir la durée de vie d’un tube de canon en fonction du nombre de coups est proposée. Dans la
deuxième partie, le couplage fluide-structure provoqué par la pression d’une explosion est étudié. Les solutions
analytiques pour le problème idéalisé et une simulation mixte (calcul de la propagation de l’onde de choc et
résolution du couplage solide-liquide) sont présentées et analysées. Dans la troisième partie, une vaste étude
expérimentale a permis de mettre en évidence le rôle de l’impulsion et du couple masse - vitesse sur la sévérité
des lésions intra-thoracique provoquées par un projectile non-pénétrant. Les expériences ont également permis
de mesurer la fracture dynamique des côtes et la réponse en temps réel de la paroi thoracique.
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