Selon les normes actuelles, les tubes d'arme sont conçus pour résister à la pression des gaz en utilisant les équations de la statique des milieux continus. Mais lors des tirs, les chargements auquel est soumis le tube sont extrêmement rapides, de l'ordre de quelques millisecondes. En effet, le projectile est poussé à travers le tube par la pression des gaz, à ce déplacement est associé la rotation du projectile provoquée par les rayures internes du tube. Le projectile est en contact avec le tube par sa ceinture qui assure une parfaite étanchéité des gaz par son diamètre légèrement supérieur à celui du tube. Ainsi des contraintes dynamiques sont générées par la pression des gaz et par le forcement de la munition. Le but de ces travaux est d'étudier les contraintes dans le tube lors des tirs. Afin d'évaluer les différents phénomènes, dans une première partie, de nombreux essais ont été réalisés sur des armes de moyen calibre. Ces essais ont permis de constituer une base de données sur les déformations circonférentielles du tube. Dans un second temps, un modèle par éléments finis a été développé à l'aide du logiciel LS-Dyna. Le front de pression et le projectile avec sa ceinture ont été simulés. Un modèle tridimensionnel a été choisi afin d'évaluer les contraintes dans le rayage du tube, zones de concentration de contraintes. La corrélation entre les essais et les résultats de calcul est excellente. En effet le pic de déformation dynamique du tube mesuré est très bien prédit par le calcul. Pour déterminer l'influence de ce chargement dynamique, un calcul de durée de vie a été réalisé. Les résultats montrent la nécessité de prendre en compte dans le dimensionnement des tubes d'arme : la pression des gaz et l'action du projectile sur le tube. / According to current standards, gun barrels are designed to resist the maximum firing pressure using static, continuous equations. But during the firings events, complex high speed loads and structural responses arised over very short times. The projectile is pushed towards the tube by the gas pressure, morover the engraving of the tube gives a rotational movement to the ammunition. The contact between the tube and the projectile is ensured by a band or obturator. This obturator had a diameter which is superior to the tube's calibre. Very high stresses are generated during the firing, due to gas pressure and the forcing action of the projectile. The aim of this work was to study the stresses in the tube durings firings. To evaluate firings phenomena, in a first part, many tests were made on medium calibre guns using various configurations. Circumferential strain measurements were obtained. In a second time, a finite element model was developed using the commercial code LS-Dyna. The moving pressure front and the projectile with its obturator were simulated. Three dimensional modeling was chosen in order to evaluate the stresses in the tube rifling where stresses concentration were located. The numerical prediction of the peak of strain measured when the projectile passed the strain gages were excellent. Experiments and calculations showed a peak of strains which was not taken into account in tubes design. To evaluate the impact of this phenomenom, a fatigue life-time study was carried on. The results demonstrated that gas pressure and dynamic coupled actions must all be taken into account in the fatigue design of gun tubes.

La précision de tir d’une arme dépend de nombreux facteurs intervenant aux différentes étapes du parcours de la munition (balistique intérieure, intermédiaire et extérieure). Certains travaux ont démontré l’importance de l’influence de la phase de balistique intérieure, pendant laquelle la munition traverse le tube, sur les résultats à la cible. En effet, c’est cette phase qui détermine les conditions de sortie du tube de la munition et par conséquent son comportement au cours du vol. Les conditions d’entrée du projectile, la géométrie du tube et de l’arme, et les mouvements de ces derniers au cours du tir, sont autant de paramètres pouvant modifier l’interaction tube/projectile et ainsi entraîner un changement des vitesses angulaires et de translation de la munition au moment du largage. Cette étude a donc pour but de mettre en exergue les paramètres géométriques de l’arme et du tube qui influencent la justesse et la dispersion. Une analyse statistique a été réalisée à partir de la base de données des résultats de tir du 25 mm. Elle a permis de mettre en évidence l’influence de plusieurs paramètres dont la rectitude du tube. Par la suite, des essais ont été conduits en appareil de tir dans le but d’isoler la part de la géométrie du tube sur les écarts à la cible et ainsi de confirmer la contribution de la rectitude. Un modèle numérique tridimensionnel a été développé afin de faire varier ce paramètre et d’étudier son influence sur le comportement de la munition en phase de balistique intérieure. La représentativité du modèle a été vérifiée à l’aide d’accéléromètres embarqués dans la munition. Ces tirs ont nécessité le développement d’une solution innovante optoélectronique afin de transmettre les accélérations en temps réel. Les résultats expérimentaux obtenus ont permis de constater que les accélérations de la munition modélisée étaient représentatives. Le modèle permet maintenant de réaliser des études paramétriques et de déterminer les profils de tube les plus pénalisants pour la précision de tir. / Gun accuracy is influenced by several factors during the stages of the ammunition course (internal, intermediate and external ballistics). According to previous studies, internal ballistics are the major contributor to deviations from target. Indeed, this phase determines projectile exit conditions and, consequently, his behavior during the flight. The projectile entry conditions, the weapon and barrel geometry and their movements during firing, can modify the interaction tube / projectile and change ammunition angular rates and its transversal velocities. The purpose of this thesis is to determine the parameters related to barrel and gun geometry, which influence the bias and the dispersion. A statistical analysis was led thanks to the data base of the 25 mm firing results. It was found that some parameters, including barrel straightness, affect accuracy. Subsequently, tests were conducted with a firing appliance in order to isolate the barrel geometry influence on the deviations from the target and to confirm the straightness impact. A tridimensional numerical model was created in order to vary this parameter and to study its influence on the ammunition behavior during internal ballistics. The representativeness of the model was validated using accelerometers embedded in the ammunitions. The firing of these ammunitions has required the development of an optoelectronic system to transmit accelerations in real time. The comparison between experimental and numerical results has shown close amplitudes and similar shapes curves that proves the representativeness of the model. The model can be used now to lead parametric analysis and to determine the straightness shapes the most penalizing for gun accuracy.