Les modèles actuels utilisés pour la modélisation des tubes d'arme se concentrent uniquement sur les chargements mécaniques subis par la structure. Des travaux récents au sein de Nexter Systems ont permis de prendre en compte l'action du projectile sur la structure en plus de la pression des gaz, qui est, suivant les normes actuelles, le paramètre dimensionnant.Le but de ces travaux est d'étudier le comportement thermomécanique d'un tube d'arme lors d'une séquence de tir. Des expertises métallographiques ont mis en évidence le développement d'une zone affectée thermiquement au niveau de la peau interne du canon. Ces observations valident l'influence des sollicitations thermiques sur les matériaux et ont motivé le choix de prendre en compte ces dernières dans la modélisation des tubes d'arme. De plus, l'utilisation d'une loi de comportement offrant la possibilité de faire évoluer les propriétés des matériaux en fonction de la température a amélioré la pertinence et la fidélité des modèles numériques. Les résultats obtenus sont en accord avec les données expérimentales et les observations métallographiques. Les sollicitations thermiques sont prédominantes dans le cas de l'étude et sont responsables pour une grande partie de l'endommagement subis par le canon. En effet, l'élévation en température des matériaux engendre non seulement de fortes contraintes thermomécaniques mais aussi une détérioration des caractéristiques matériaux voire un effondrement des propriétés lorsqu'un seuil critique est dépassé. Les observations menées et les résultats numériques montrent la nécessité de prendre en compte les sollicitations thermiques dans le dimensionnement des tubes d'arme en particulier lorsque les températures atteintes lors des tirs en cadence sont élevées. / Current models of gun tubes focus only on the mechanical loads experienced by the structure. Recent works in Nexter allow us to take into account the action of the projectile on the tube in addition to the gas pressure, which is the major parameter to design gun barrels according to current standards.The aim of this work is to study the thermomechanical behavior of a gun barrel during firing. Metallographic studies highlight the development of a heat affected zone at the inner surface of the tube. These observations show the influence of thermal stresses on the material and the requirement to consider them in the numerical analyses. Moreover, the use of thermomechanical constitutive equations, that allow us to change the mechanical and thermal properties of the materials as a function of temperature, has improved the accuracy and the reliability of the numerical analyses. The results are consistent with the experimental data and metallographic observations. Thermal stresses are predominant and are responsible for the major part of the damage endured by the barrel. Indeed, the rise of the material's temperature generates not only strong thermomechanical stresses but also a drop in the material properties or a sharp drop if a critical limit is exceeded. The numerical results and the observations highlight the need to take into account the thermal loads in the design of barrels especially when the temperatures reached during firing are high.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:theses.fr/2015ENMP0022 |
| Date | 23 October 2015 |
| Creators | Oger, Antoine |
| Contributors | Paris, ENMP, Crépin, Jérôme |
| Source Sets | Dépôt national des thèses électroniques françaises |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text |
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