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

Un nou­veau lan­ceur pour la chaire gre­no­bloise Brittle’s Codex

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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Véronique Magnin

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