Description du sujet de thèse
Domaine
Physique de l'état condensé, chimie et nanosciences
Sujets de thèse
Modèle de cinétique informé par la microstructure : application aux explosifs solides
Contrat
Thèse
Description de l'offre
Lorsqu'une composition explosive est soumise à une sollicitation intense telle un choc, l'onde ainsi générée interagit avec la microstructure et notamment avec les défauts qu'elle contient. De par la nature des défauts, une localisation de l'énergie peut apparaître comme lors de la compaction de la porosité qui peut donner lieu à l'apparition de points chauds. Au delà d'une certaine taille critique, ces points chauds croissent du fait de la décomposition chimique de l'explosif et cela peut dans certains cas mener à la création d'une onde de détonation. Le rôle de ces points chauds est donc déterminant dans l'amorçage des explosifs solides. La majorité des modèles macroscopiques utilisés pour l'étude de la transition choc-détonation (TCD) sont des modèles phénoménologiques calibrés sur des expériences (par exemple des expériences de jauges multibrins) ne rendant donc pas compte des singularités microstructurales propres à chaque explosif. Il devient alors nécessaire de recalibrer un modèle pour chaque composition, ce qui limite toute capacité prédictive.
Les études par microtomographie de microstructures réelles des compositions explosives ont révélées que celles-ci s'éloignent significativement d'une description moyenne basée sur un pore sphérique. Par segmentation d'image, ces microtomographies peuvent fournir des ingrédients essentiels aux codes de simulations à l'échelle mésoscopique: en effet, ces microstructures peuvent être prises directement en entrée de calcul ou bien servir de base pour générer des microstructures virtuelles mais réalistes, étendant alors la base de données accessible du fait des difficultés expérimentales à générer ce type d'images en grand nombre.
La puissance de calcul disponible aujourd'hui nous permet désormais d'envisager des simulations explicites de microstructures réalistes de compositions explosives. Ces simulations en deux, voire trois dimensions, seront les éléments de base pour la construction d'un modèle macroscopique de cinétique pour la modélisation de la transition choc-détonation. Les résultats attendus de ce travail sont transverses et pourront se transposer à tous les matériaux énergétiques composites. L'effet d'un endommagement thermique ou mécanique sur le comportement d'un explosif ou d'un propergol solide (problématique de vulnérabilité) pourrait également bénéficier de ce projet. Cette connaissance plus fine du rôle de la microstructure (forme des grains, porosités, etc.) pourrait également améliorer les procédés de fabrication des charges (par ex. 'Very Insensitive'-RDX).
Université / école doctorale
Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences (SMEMaG)
Paris-Saclay
Localisation du sujet de thèse
Site
DAM Île-de-France
Critères candidat
Formation recommandée
master physique ou ingénieur. Connaissance en pyrotechnie
Demandeur
Disponibilité du poste
01/03/2026
Personne à contacter par le candidat
Lafourcade Paul < E-Mail aus Sicherheitsgründen gelöscht >
CEA
DAM/DPEM//DPEM
CEA DAM Ile de France
Bruyères le Châtel
91297 Arpajon CEDEX
0169264647
Tuteur / Responsable de thèse
Gallier Stany < E-Mail aus Sicherheitsgründen gelöscht >
ArianeGroup
ArianeGroup, centre de recherche Le Bouchet, Vert-le-Petit, France
01.64.99.14.3
En savoir plus
Domaine
Physique de l'état condensé, chimie et nanosciences
Sujets de thèse
Modèle de cinétique informé par la microstructure : application aux explosifs solides
Contrat
Thèse
Description de l'offre
Lorsqu'une composition explosive est soumise à une sollicitation intense telle un choc, l'onde ainsi générée interagit avec la microstructure et notamment avec les défauts qu'elle contient. De par la nature des défauts, une localisation de l'énergie peut apparaître comme lors de la compaction de la porosité qui peut donner lieu à l'apparition de points chauds. Au delà d'une certaine taille critique, ces points chauds croissent du fait de la décomposition chimique de l'explosif et cela peut dans certains cas mener à la création d'une onde de détonation. Le rôle de ces points chauds est donc déterminant dans l'amorçage des explosifs solides. La majorité des modèles macroscopiques utilisés pour l'étude de la transition choc-détonation (TCD) sont des modèles phénoménologiques calibrés sur des expériences (par exemple des expériences de jauges multibrins) ne rendant donc pas compte des singularités microstructurales propres à chaque explosif. Il devient alors nécessaire de recalibrer un modèle pour chaque composition, ce qui limite toute capacité prédictive.
Les études par microtomographie de microstructures réelles des compositions explosives ont révélées que celles-ci s'éloignent significativement d'une description moyenne basée sur un pore sphérique. Par segmentation d'image, ces microtomographies peuvent fournir des ingrédients essentiels aux codes de simulations à l'échelle mésoscopique: en effet, ces microstructures peuvent être prises directement en entrée de calcul ou bien servir de base pour générer des microstructures virtuelles mais réalistes, étendant alors la base de données accessible du fait des difficultés expérimentales à générer ce type d'images en grand nombre.
La puissance de calcul disponible aujourd'hui nous permet désormais d'envisager des simulations explicites de microstructures réalistes de compositions explosives. Ces simulations en deux, voire trois dimensions, seront les éléments de base pour la construction d'un modèle macroscopique de cinétique pour la modélisation de la transition choc-détonation. Les résultats attendus de ce travail sont transverses et pourront se transposer à tous les matériaux énergétiques composites. L'effet d'un endommagement thermique ou mécanique sur le comportement d'un explosif ou d'un propergol solide (problématique de vulnérabilité) pourrait également bénéficier de ce projet. Cette connaissance plus fine du rôle de la microstructure (forme des grains, porosités, etc.) pourrait également améliorer les procédés de fabrication des charges (par ex. 'Very Insensitive'-RDX).
Université / école doctorale
Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences (SMEMaG)
Paris-Saclay
Localisation du sujet de thèse
Site
DAM Île-de-France
Critères candidat
Formation recommandée
master physique ou ingénieur. Connaissance en pyrotechnie
Demandeur
Disponibilité du poste
01/03/2026
Personne à contacter par le candidat
Lafourcade Paul < E-Mail aus Sicherheitsgründen gelöscht >
CEA
DAM/DPEM//DPEM
CEA DAM Ile de France
Bruyères le Châtel
91297 Arpajon CEDEX
0169264647
Tuteur / Responsable de thèse
Gallier Stany < E-Mail aus Sicherheitsgründen gelöscht >
ArianeGroup
ArianeGroup, centre de recherche Le Bouchet, Vert-le-Petit, France
01.64.99.14.3
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