Un nouveau lanceur pour la chaire grenobloise Brittle’s Codex

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FIL INFO – La chaire grenobloise Brittle’s Codex se dote d’un nouveau lanceur de projectiles qui permet d’étudier le comportement dynamique des matériaux fragiles sous conditions extrêmes. Inauguré le 20 mai 2019, cet instrument est le plus performant d’Europe dans le champ universitaire. Installé au sein du laboratoire Sols, solides, structures risques (3SR) sur le campus de Saint-Martin‑d’Hères, il constitue l’équipement principal de la plateforme d’expérimentation ExperDyn.

 

 

« L’inauguration de ce lan­ceur est un jalon très impor­tant dans le déve­lop­pe­ment de la chaire Brittle’s Codex* », sou­ligne Laurent Pierrot, direc­teur recherche et déve­lop­pe­ment du centre de pro­fits (busi­ness unit) Performance Ceramics & Refractories du groupe Saint-Gobain, mécène de la chaire.

 

L’inauguration du nou­veau lan­ceur de pro­jec­tiles a eu lieu le 20 mai der­nier sur le cam­pus uni­ver­si­taire de Saint-Martin‑d’Hères au labo­ra­toire Sols, solides, struc­tures risques (3SR)** où il est ins­tallé. À cette occa­sion, Pascal Forquin, pro­fes­seur à l’Université Grenoble Alpes (UGA) et por­teur du pro­jet de lan­ceur, sou­ligne la qua­lité de cette acqui­si­tion.

 

Les partenaires de la chaire Brittle's CODEX lors de l'inauguration de son lanceur. © Brittle's CODEX

Les par­te­naires de la chaire Brittle’s Codex lors de l’i­nau­gu­ra­tion de son lan­ceur. © Brittle’s Codex

 

« Les per­for­mances de notre moyen d’expérimentation dyna­mique et son ins­tru­men­ta­tion font de la pla­te­forme ExperDyn l’une des plus per­for­mantes en labo­ra­toire uni­ver­si­taire au niveau euro­péen pour la carac­té­ri­sa­tion expé­ri­men­tale du com­por­te­ment dyna­mique des maté­riaux », se réjouit-il.

 

De quoi, l’espère-t-il, satis­faire ainsi l’ambition de la chaire qui est de mieux étu­dier les maté­riaux dits fra­giles. À savoir, les bétons, le verre, les roches, les céra­miques ou encore la glace, « dont les pro­prié­tés sont encore assez mal connues sous condi­tions extrêmes », estime le cher­cheur. Comment vont-ils pro­cé­der ? En les expo­sant à des condi­tions qui conduisent à leur défor­ma­tion ou leur frag­men­ta­tion en quelques micro­se­condes. Tel un choc, une haute pres­sion, un impact à haute vitesse ou encore un écaillage.

 

 

Des vitesses de projection jusqu’à 1100 m/s

 

Avec ses douze mètres de lon­gueur et ses quatre tubes de dia­mètres dif­fé­rents (25, 80, 100 et 120 mm), l’instrument est capable d’en­voyer des pro­jec­tiles de plu­sieurs cen­taines de grammes à plus de 1 100 m/s (soit 4000 km/h). Autrement dit, à plus de trois fois la vitesse du son !

 

« Ce qui per­met de géné­rer dans la cible des pres­sions pou­vant atteindre 200 000 bars sur des temps de char­ge­ment com­pris entre quelques dizaines de nano­se­condes et une dizaine de micro­se­condes », sou­ligne Pascal Forquin. L’équipement, ajoute-t-il, « est en outre capable de géné­rer jusqu’à 400 bars de pres­sion ».

 

Lanceur de projectiles de la chaire Brittle's CODEX. © Brittle's CODEX

Lanceur de pro­jec­tiles de la chaire Brittle’s Codex. © Brittle’s Codex

 

À la qua­lité de l’instrumentation vient s’adosser une méthode expé­ri­men­tale nova­trice. Celle-ci repose sur « une tech­nique d’im­pact de plaques tex­tu­rées de grand dia­mètre ayant fait l’ob­jet d’un bre­vet », pour­suit le cher­cheur.

 

Avec de telles per­for­mances et niveaux d’expertises inté­grées, rien d’étonnant à ce que le colosse de six tonnes ait coûté la coquette somme de 710 000 euros. « Sans l’apport de nos mécènes, cet inves­tis­se­ment très impor­tant n’aurait pas été pos­sible », pré­cise le por­teur de la chaire Brittle’s Codex. Outre le géant fran­çais Saint-Gobain pré­sent dans soixante-sept pays dans le monde, compte aussi au nombre de ses contri­bu­teurs le lea­der mon­dial des maté­riaux et des solu­tions de construc­tion LafargeHolcim.

 

 

« Cet équipement va nous permettre d’acquérir des données de grande valeur »

 

À l’ar­rière, une chambre sous vide de près de 8 m3 équi­pée de grands hublots per­met au moyen de camé­ras ultra-rapides et d’inter­fé­ro­mètres, de cap­tu­rer et de carac­té­ri­ser les impacts. Et, grâce à la radio­gra­phie aux rayons X, l’instrument per­met éga­le­ment de voir lit­té­ra­le­ment à l’in­té­rieur des échan­tillons au moment du choc.

 

Fragmentation d'un cylindre de béton. DR

Fragmentation d’un cylindre de béton. DR

« Cet équi­pe­ment va nous per­mettre d’ac­qué­rir des don­nées de grande valeur grâce à la carac­té­ri­sa­tion du com­por­te­ment de maté­riaux dans des plages de sol­li­ci­ta­tions rare­ment explo­rées », pressent Laurent Pierrot, le direc­teur recherche et déve­lop­pe­ment chez Saint-Gobain.

 

Ce qui, for­mulé dif­fé­rem­ment par Pascal Forquin, revient à « [éclair­cir] le lien entre la micro­struc­ture des maté­riaux, leurs com­por­te­ments méca­niques et leurs méca­nismes d’en­dom­ma­ge­ment ».

 

 

« Il permettra de réaliser des innovations de rupture qui seraient autrement inaccessibles »

 

Laurent Pierrot est éga­le­ment convaincu de l’in­té­rêt de mener ces tra­vaux de recherche fon­da­men­tale. « Ils four­ni­ront une base de connais­sances et des outils d’a­na­lyse qui per­met­tront à Saint-Gobain et à d’autres indus­triels de réa­li­ser des inno­va­tions de rup­ture qui seraient autre­ment inac­ces­sibles », se féli­cite-t-il.

 

Mais pas seule­ment. Emmanuel Garcia, direc­teur recherche et déve­lop­pe­ment, en charge du dépar­te­ment Bétons et gra­nu­lats à l’Innovation cen­ter de LafargeHolcim, vise d’autres objec­tifs connexes. « Pour nous, les résul­tats géné­rés sont utiles à trois niveaux : pour mieux com­prendre notre maté­riau, pour en opti­mi­ser les uti­li­sa­tions et aussi en conce­voir de nou­veaux usages. »

 

Exemple d'analyse post-mortem de la fragmentation. © BRITTLE's CODEX

Exemple d’a­na­lyse post-mor­tem de la frag­men­ta­tion. © BRITTLE’s Codex

 

Et de citer le cas du béton. « Les usages du béton se déve­loppent sans cesse. Il est par exemple main­te­nant uti­lisé pour pro­té­ger des bâti­ments contre des explo­sions ou des attaques armées », pré­cise-t-il.

 

Toutefois, grâce aux per­for­mances de son nou­veau lan­ceur, la chaire Brittle’s Codex vise en outre bien d’autres pro­blé­ma­tiques. Notamment, les struc­tures de pro­tec­tion en céra­mique vis-à-vis d’im­pact et l’abattage de roche à l’ex­plo­sif en car­rière. Ou le forage par impact et la vul­né­ra­bi­lité des struc­tures en béton sous char­ge­ment d’im­pact. Ou encore la frag­men­ta­tion de cer­tains déchets en vue de leur recy­clage. Sans comp­ter, l’optimisation des vitrages blin­dés ou l’étude des impacts de grê­lons sur les fuse­lages d’a­vion.

 

VM

 

 

* Créée en 2017 pour une durée de quatre ans, la chaire Brittle’s Codex est por­tée par la Fondation UGA avec le sou­tien en mécé­nat de Saint-Gobain et LafargeHolcim. Auquel s’ajoute un par­te­na­riat tech­no­lo­gique avec le Commissariat à l’énergie ato­mique et aux éner­gies alter­na­tives (CEA). Côté res­sources humaines, quatre doc­to­rants, deux post-doc­to­rants et trois cher­cheurs com­posent cette chaire.

 

** 3SR – CNRS / Grenoble INP / Université Grenoble Alpes

 

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