CARACTÉRISATION DE LA LIAISON ENTRE MATÉRIAUX ÉNERGÉTIQUES ET D AMÉNAGEMENT INTERNE PELAGE SUR DEMI - GRAIN KHEOPS

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1 PME ÉDITION D OCTOBRE 2002 GROUPE D ÉTUDE DES MODES OPÉRATOIRES CARACTÉRISATION DE LA LIAISON PELAGE SUR DEMI - GRAIN KHEOPS Analyse Le présent document décrit un mode opératoire pour la caractérisation de la liaison entre un matériau énergétique et un matériau d aménagement interne. Cette caractérisation est réalisée en soumettant une éprouvette, représentative de l assemblage évalué, à un pelage dans le plan de liaison. Modifications Première édition Promulgation Le Président du GEMO Patrick Lamy DGA/INSP/IPE Chef de la cellule sécurité des munitions Le 21/03/2003

2 OCTOBRE 2002 PELAGE SUR DEMI - GRAIN KHEOPS PAGE 2/10 SOMMAIRE DÉSIGNATION DE L ARTICLE Page SOMMAIRE...2 AVANT-PROPOS...3 AVERTISSEMENT ET PRÉCAUTIONS DE SÉCURITÉ DOMAINE D APPLICATION DÉFINITIONS, SYMBOLES ET ABRÉVIATIONS Éprouvette Matériau d aménagement interne (MAI) Plan de liaison Paramètres caractéristiques de dépouillement PRINCIPE DE LA MÉTHODE D ESSAI APPAREILLAGE Machine de traction Enceinte climatique Dispositif de mesure ÉPROUVETTES MODE OPÉRATOIRE Conditionnement des éprouvettes Conduite d un essai Conduite de l épreuve EXPRESSION DES RÉSULTATS RAPPORT D ESSAI BIBLIOGRAPHIE...9 ANNEXE A : EXEMPLE DE RAPPORT D ESSAI...10

3 OCTOBRE 2002 PELAGE SUR DEMI - GRAIN KHEOPS PAGE 3/10 AVANT-PROPOS Ce mode opératoire a été étudié et rédigé par le Comité 2-1 «Propriétés Mécaniques» du thème «Propriétés et Analyses Physico-chimiques» du GEMO. Ce document annule et remplace le mode opératoire suivant : - FAP-309-C-1 «Test de pelage sur demi-grain KEOPS». L annexe A est donnée à titre d information. AVERTISSEMENT ET PRÉCAUTIONS DE SÉCURITÉ La méthode décrite dans le présent document conduit à mettre en œuvre une matière explosible. Son utilisateur devra donc se conformer à la réglementation en matière de sécurité pyrotechnique. 1. DOMAINE D APPLICATION Le présent mode opératoire prescrit une méthode pour mesurer la résistance de l assemblage entre un matériau énergétique et un matériau d aménagement interne par pelage dans le plan de liaison. Une éprouvette est sollicitée en pelage et l évolution de la force en fonction du temps est enregistrée. La méthode décrite dans le présent document est applicable à un assemblage constitué d un matériau énergétique solide et d un matériau d aménagement interne (MAI). Cette méthode est adaptée au demi - grain KHEOPS. 2. DÉFINITIONS, SYMBOLES ET ABRÉVIATIONS 2.1. Éprouvette C est l ensemble constitué par le matériau énergétique, le matériau d aménagement interne et l armature éventuelle Matériau d aménagement interne (MAI) Il est constitué par le matériau inerte. Ce matériau est aussi appelé inhibiteur.

4 OCTOBRE 2002 PELAGE SUR DEMI - GRAIN KHEOPS PAGE 4/ Plan de liaison Il correspond à la surface entre le matériau énergétique et le matériau d aménagement interne Paramètres caractéristiques de dépouillement Étant donné la courbe usuelle ci-dessous, on détermine les paramètres suivants : Force (N) Force moyenne Temps (s) F m : force moyenne de décollement dans la zone stabilisée de la courbe correspondant à la largeur constante de l éprouvette. Elle est exprimée en N. La force minimale et la force maximale peuvent éventuellement être déterminées. R : résistance de pelage linéique. C est la force moyenne divisée par la largeur de l éprouvette dans la zone constante. Elle est exprimée en N/mm. 3. PRINCIPE DE LA MÉTHODE D ESSAI La résistance mécanique d un assemblage est évaluée en soumettant une éprouvette représentative de celui-ci à un effort de décollement par pelage de l interface entre le MAI et le matériau énergétique. Cette interface correspond à la forme du bloc. La résistance linéique est calculée à partir de la force moyenne de décollement déterminée dans la zone stabilisée de la courbe. L essai est réalisé à vitesse de déplacement et à température constantes. Après essai, la localisation et le type de rupture de l éprouvette sont observés.

5 OCTOBRE 2002 PELAGE SUR DEMI - GRAIN KHEOPS PAGE 5/10 4. APPAREILLAGE 4.1. Machine de traction Toute machine appropriée, capable de travailler à une vitesse constante de déplacement de l équipage mobile. Elle comprend : un dispositif d attache du MAI, un deuxième dispositif d attache, mobile perpendiculairement au sens de traction, permettant le maintien de l éprouvette. un indicateur d effort : l enregistreur donne la charge avec une précision de 1 % sur l effort et 1 % sur le temps. la vitesse de déplacement doit être connue à moins de 10 % Enceinte climatique À utiliser lorsque la température du local n est pas celle prévue pour l essai. Elle assure une température constante pendant l essai à ± 2 C Dispositif de mesure Tout dispositif approprié permettant de déterminer la largeur du plan de liaison de l éprouvette, avec la précision adaptée au matériau. 5. ÉPROUVETTES Il est recommandé d utiliser un nombre minimal d éprouvettes tel que l on obtienne au moins 3 résultats exploitables. Les éprouvettes sont découpées de préférence dans le tiers central du demi - grain. Les éprouvettes sont découpées, selon une génératrice, sous forme d un barreau de 10 mm de largeur et de longueur en rapport avec la forme et les dimensions du bloc. Elles peuvent être obtenues par fraisage et/ou tranchage. La largeur du plan de liaison est mesurée à température ambiante avant ou après essai. A l aide d un instrument approprié (couteau ) on décolle une languette de MAI, en incisant si nécessaire dans le propergol, sur une distance suffisante pour permettre un serrage entre mors.

6 OCTOBRE 2002 PELAGE SUR DEMI - GRAIN KHEOPS PAGE 6/10 La découpe des languettes ne pourra être réalisée que 24 heures après l usinage du demi - grain. Du côté matériau énergétique, l éprouvette est fixée sur l appareillage par serrage entre pinces ou par l intermédiaire d une armature collée. Les éprouvettes correspondent aux formes et aux dimensions (en mm) ci-dessous : 1 : Matériau énergétique. 2 : MAI (inhibiteur). 3 : Armature éventuelle collée sur le matériau énergétique. A C B Eprouvettes Demi-grain KHEOPS 2 1 Sens de traction Découpage en bandes de 10 mm de largeur 2 Zone de largeur constante 1 3

7 OCTOBRE 2002 PELAGE SUR DEMI - GRAIN KHEOPS PAGE 7/10 6. MODE OPÉRATOIRE 6.1. Conditionnement des éprouvettes Les éprouvettes sont au préalable conditionnées en humidité relative inférieure ou égale à 12 % pendant au moins 22 heures, à température ambiante Essais à température ambiante de (20 ± 2) C Les éprouvettes sont placées à température ambiante pendant une durée minimale d une heure Essais en température Pour les essais en température, les éprouvettes sont stabilisées, avant essai, à la température désirée pendant au moins 2 heures. Dans le cas de matériaux sensibles aux chocs thermiques, les éprouvettes sont amenées progressivement de la température ambiante à la température désirée avant stabilisation Conduite d un essai Régler la vitesse de déplacement. La vitesse couramment utilisée est de 50 mm/min. Placer l éprouvette dans les dispositifs de maintien. Vérifier que la température proche de l éprouvette correspond à la température désirée. Lorsque que l on considère que la température de l éprouvette est stabilisée à la température de l essai, démarrer la traction et enregistrer la force en fonction du temps Conduite de l épreuve Il est conseillé d effectuer au minimum 3 essais exploitables.

8 OCTOBRE 2002 PELAGE SUR DEMI - GRAIN KHEOPS PAGE 8/10 7. EXPRESSION DES RÉSULTATS Pour chaque essai, on détermine la force moyenne de décollement à partir de la courbe d évolution de la force en fonction du temps. On calcule la résistance linéique. Une forme de courbe représentative d un essai est donnée dans le rapport d essai. Pour chaque essai, on note le type de rupture observé choisi parmi les codes suivants : Types de rupture : 0 Rupture interface pure (au plan de liaison) 1 Rupture interface avec traces de matériau énergétique sur le MAI 2 Arrachement de matériau énergétique près de l interface 3 Rupture cohésive dans le matériau énergétique 4 Arrachement du MAI près de l interface Les principales anomalies d essais suivantes, peuvent être observées : Décollement de l armature Glissement dans la mâchoire Rupture de l armature MAI mal polymérisé Allongement du MAI MAI bulleux Rupture du MAI Les résultats comprennent pour chaque essai : Les valeurs individuelles de la résistance linéique. Le type de rupture Les anomalies éventuelles L exploitation de l ensemble des résultats individuels est de la responsabilité du prescripteur en fonction de son besoin (étude, expertise, recette, modélisation, ).

9 OCTOBRE 2002 PELAGE SUR DEMI - GRAIN KHEOPS PAGE 9/10 8. RAPPORT D ESSAI Il comprend : La référence du mode opératoire La date de l épreuve L identification complète des matériaux éprouvés Les dimensions de l éprouvette et la largeur nominale du plan de liaison Le repérage de l éprouvette Le mode d obtention de l éprouvette Le mode de conditionnement (pré-conditionnement) en humidité en température (valeurs et durées moyennes) Les conditions climatiques de l essai La vitesse de déplacement Le mode de préhension (éventuellement) Les résultats Le type de rupture Les observations (anomalies d essai) Les paramètres caractéristiques de dépouillement Un exemple de rapport d essai figure en annexe A. 9. BIBLIOGRAPHIE Dictionnaire du GTPS - Édition SERIEP, 32 rue du Tage PARIS. Publication de l Association Française de Pyrotechnie (AFP) Décret n du 28/09/1979 portant règlement d administration publique sur la protection des travailleurs contre les risques particuliers auxquels ils sont soumis dans les établissements pyrotechniques.

10 OCTOBRE 2002 PELAGE SUR DEMI - GRAIN KHEOPS PAGE 10/10 ANNEXE A : EXEMPLE DE RAPPORT D ESSAI Annexe informative. LABORATOIRE Identification des matériaux éprouvés Éprouvette : Type Obtention RAPPORT D'ESSAI CARACTÉRISATION DE LA LIAISON ENTRE MATÉRIAUX ÉNERGÉTIQUES PELAGE SUR DEMI GRAIN KHEOPS PME FORME DE COURBE Force (N) Caractéristiques de la machine Date de l épreuve Conditions Vitesse de traction : mm/min Temps (s) de l épreuve Atmosphère d'essai θ : C - HR : % Conditionnement des éprouvettes N Repère Éprouvette Largeur de la bande (mm) R N/mm Type de rupture OBSERVATIONS (anomalies d essais) Observations générales :