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Contribution à la caractérisation et à la modélisation du micro-écaillage de l'étain fondu sous choc

Lorsqu'un matériau est soumis `a une onde de choc non-soutenue suffisamment intense pour induire sa fusion, les contraintes de traction générées à la réflexion de cette onde sur une surface libre se développent au sein d'un milieu liquide. Il en résulte un processus de fragmentation dynamique, appelé micro-écaillage, qui conduit à la création d'un nuage de fines gouttelettes. L'objectif de la thèse est d'améliorer la compréhension de ce phénomène afin d'en proposer une modélisation physique. Le travail expérimental, combinant des essais d'impact de plaques et de choc laser sur l'étain, permet de constituer une base de données de référence sur le micro-écaillage. Des d´eveloppements théoriques et numériques, reposant sur l'analyse de modèles existants fondés sur une approche énergétique globale, conduisent à la formulation d'un critère de fragmentation approprié au micro-écaillage, implémenté dans un code de calcul. Les résultats des simulations apportent une première description du nuage de particules : distributions de tailles, de vitesses et état du liquide qui les compose. En parallèle, une seconde approche de modélisation est entreprise pour mieux cerner les mécanismes physiques élémentaires mis en jeu lors du micro-écaillage. Motivée par des observations expérimentales, l'étude micro-mécanique d'une sphère creuse constituée d'étain liquide en expansion dynamique permet de d´ecrire l'évolution de la cavitation au sein des métaux liquides et d'en déduire les conditions pour lesquelles celle-ci peut effectivement conduire à la fragmentation. Les résultats de cette étude confortent certaines prédictions du modèle de fragmentation fondé sur une approche énergétique globale.

Mots-clés libres : fragmentation dynamique, micro-écaillage, fusion sous choc, étain.

Rameau (langage normalisé) :
• Réactions de fragmentation
  
• Fusion (chimie physique)
  
• Métaux -- Corrosion sous contrainte -- Analyse
  
• Étain