École Nationale Supérieure de
Techniques Avancées

Résumé

Une approche multiéchelle est proposée dans le but de développer un outil de modélisation précis du comportement thermodynamique et mécanique des matériaux énergétiques, en particulier du Tatb. Cette approche se justifie par le manque de données expérimentales de référence sur ce matériau. L’alternative proposée consiste à utiliser des simulations atomistiques, ici la dynamique moléculaire classique (Dm), afin de prédire les grandeurs pertinentes qui seront utilisées comme données d’entrée d’un code de modélisation du comportement mécanique. Ces grandeurs sont les constantes élastiques et les cartes énergétiques de déformation (appelées γ -surfaces). L’essentiel de ce travail a consisté en la mise en place des outils permettant de calculer ces grandeurs. La méthode de Dm ainsi que les diérents modèles moléculaires disponibles sont décrits. Concernant le calcul des constantes élastiques, la méthode de la réponse linéaire et plus particulièrement le calcul de l’énergie élastique a été entièrement implémentée dans le but d’obtenir le tenseur de raideur d’ordre deux contenant les 21 constantes élastiques du Tatb. Il a été déterminé à 0 K et 1 atm. Les résultats font ressortir une forte anisotropie dans la réponse mécanique du matériau et sont en très bon accord avec les valeurs de la littérature ainsi qu’avec l’arrangement cristallin du Tatb. Des simulations de Dm ont également été eectuées an d’étudier le mécanisme de glissement dans le plan de base du cristal (i.e., le plan a − b , où a , b et c sont les vecteurs directeurs de la cellule unitaire) en utilisant les cartes d’énergie de faute d’empilement. La symétrie triclinique et l’arrangement moléculaire en feuillets donnent lieu à deux plans de glissement ayant la même normale. Les énergies obtenues sont très faibles à 0 K et 1 atm., indiquant un glissement très facile dans ces plans. La méthodologie choisie ainsi que les outils spécifiquement développés permettent donc de prédire les grandeurs nécessaires à une modélisation à plus grande échelle.