MATÉRIAUX ÉNERGÉTIQUES ET SENSIBILITÉS

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Table des matières

INTRODUCTION GÉNÉRALE
CHAPITRE I : MATÉRIAUX ÉNERGÉTIQUES ET SENSIBILITÉS
1. Les matériaux énergétiques (EMs)
1.1. Bref historique sur les matériaux énergétiques
1.2. Définitions et généralités
1.3. Formulation des matériaux énergétiques
1.4. Familles de composés
1.4.1. Explosifs
1.4.2. Propergols
1.4.3. Poudres
1.4.4. Compositions pyrotechniques
1.5. Informations sur les EMs
1.5.1. Notion de points chauds
1.5.2. Défauts structuraux
1.5.3. Paramètres rhéologiques et thermodynamiques
1.5.4. Liaison explosophore
1.5.5. Balance en oxygène
2. Les sensibilités des matériaux énergétiques
2.1. Généralités
2.2. Détermination expérimentale des sensibilités
2.2.1. De la sensibilité à l’impact
2.2.2. De la sensibilité à une onde de choc
2.2.3. De la sensibilité à l’énergie électrostatique
2.2.4. De la sensibilité au stress thermique
2.2.5. De la sensibilité à la friction
CHAPITRE II : ESTIMATION DE LA SENSIBILITÉ
1. Objectifs et démarche
2. Travaux antérieurs
2.1. Sensibilité à l’impact
2.1.1. Méthodes simples basées sur la formule brute et des paramètres liés à la structure moléculaire
2.1.2. Méthodes basées sur l’énergie de dissociation de la plus faible liaison
2.1.3. Méthodes basées sur le potentiel électrostatique
2.1.4. Méthodes QSAR/QSPR et réseaux de neurones
2.1.5. Méthodes basées sur la structure cristalline
2.1.6. Méthodes basées sur le taux de transfert d’énergie
2.1.7. Méthodes basées sur des propriétés électroniques
2.1.8. Modèles physico-chimiques
2.2. Sensibilité à une onde de choc
2.2.1. Méthodes basées sur la composition élémentaire et les paramètres de la structure moléculaire
2.2.2. Méthodes basées sur l’énergie de dissociation de la plus faible liaison
2.2.3. Méthodes basées sur la structure cristalline
2.2.4. Méthodes basées sur le taux de transfert d’énergie
2.2.5. Méthodes basées sur l’énergie de résonance et les réactions homodesmiques et isodesmiques
2.2.6. Méthodes basées sur des modèles physico-chimiques
2.3. Sensibilité à une décharge électrostatique
2.3.1. Méthodes basées sur les propriétés thermodynamiques
2.3.2. Méthodes basées sur la composition élémentaire et les paramètres de la structure moléculaire.
2.3.3. Méthodes basées sur les propriétés électroniques
2.3.4. Méthodes QSAR/QSPR et algorithmes génétiques
2.4. Sensibilité au stress thermique et stabilité thermique
2.4.1. Méthodes basées sur l’énergie de dissociation de la plus faible liaison
2.4.2. Méthodes basées sur la composition élémentaire et les paramètres de la structure moléculaire
2.4.3. Méthodes QSAR/QSPR et algorithmes mathématiques
2.5. Sensibilité à la friction
3. Analyse critique et conclusions
4. Méthodes de calculs des propriétés susceptibles d’être mises en œuvre dans des
corrélations
4.1. Méthodes semi-empiriques
4.1.1. La chimie quantique
4.1.1.1. Fondement de la chimie quantique et approximations
4.1.1.2. Méthodes pour la résolution de l’équation de Schrödinger
4.1.1.3. Choix de la méthode DFT-B3LYP/6-31G(d,p) pour l’étude des EMs
4.1.2. Mise en œuvre : logiciel Gaussian
4.1.2.1. Présentation du logiciel Gaussian
4.1.2.2. La thermodynamique dans Gaussian
4.1.2.3. Création et optimisation de la géométrie d’une molécule
4.1.2.4. Calcul des enthalpies de formation et de décomposition
4.1.2.5. Calcul des propriétés liées aux potentiels électrostatiques
4.1.2.6. Calcul des enthalpies de changement d’états
4.1.2.7. Calcul des enthalpies de formation en phase condensée
4.1.2.8. Calcul de grandeurs thermodynamiques dépendant de la température
4.2. Estimation de propriétés physico-chimiques par la méthode de Gani et al
5. Etablissement de corrélations pour estimer la sensibilité des matériaux énergétiques soumis à divers stimuli
5.1. Sensibilité à l’impact
5.1.1. Création des sets de base et de validation
5.1.2. Etablissement d’une corrélation générale
5.1.2.1. Établissement de la corrélation
5.1.2.2. Validation de la corrélation
5.1.3. Etablissement de corrélations par zones de sensibilités
5.1.3.1. Corrélations pour les composés « sensibles » (Z1, Z2 et Z3) et « insensibles» (Z4)
5.1.3.2. Corrélations pour chaque zone de sensibilité
5.1.4. Utilisation des corrélations à l’impact pour la prévision des h50%
5.2. Sensibilité à une onde de choc
5.2.1. Création des sets de base et de validation
5.2.2. Etablissement des corrélations
5.3. Sensibilité à une décharge électrostatique
5.3.1. Création des sets de base et de validation
5.3.2. Etablissement des corrélations
5.4. Sensibilité au stress thermique
5.4.1. Création des sets de base et de validation
5.4.2. Etablissement des corrélations
5.5. Sensibilité à la friction
5.5.1. Création des sets de base et de validation
5.5.2. Etablissement des corrélations
6. Discussion
6.1. Observations sur les résultats
6.2. Incertitudes sur les données expérimentales
6.3. Incertitudes sur les méthodes de calculs
6.3.1. Incertitudes inhérentes aux méthodes semi-empiriques
6.3.2. Incertitudes inhérentes aux méthodes d’additivité de groupements
CHAPITRE III : MÉCANISMES DE DÉCOMPOSITION ET LIEN AVEC LA SENSIBILITÉ
1. Objectifs et démarches
2. CHEMKIN-Pro
2.1. Les données thermodynamiques
2.1.1. Principe
2.1.2. Calcul des données thermodynamique au format NASA-Chemkin
2.2. Le mécanisme cinétique
2.2.1. Principe
2.2.2. Estimation des constantes de vitesses
3. Recherche et création de mécanismes cinétiques détaillés
3.1. Mécanismes disponibles dans la littérature
3.2. Créations de nouveaux mécanismes
3.2.1. NG (Nitroglycérine ou Trinitrate de glycérol)
3.2.2. PETN (Tétranitrate de pentaérythritol)
3.2.3. FOX-7 (DADNE ou 1,1-diamino-2,2-dinitroéthène)
3.2.4. NTO (3-nitro-1,2,4-triazole-5-one) –
3.2.5. CL-20 (HNIW ou Hexanitrohexaazaisowurtzitane)
3.2.6. TNAZ (1,3,3-trinitroazetidine)
4. Validation des mécanismes cinétiques détaillés (TNAZ, RDX, HMX, TNT, NG, PETN, NTO, CL-20)
4.1. Étude de Zhang et Bauer du TNAZ
4.2. Étude de Brill et al
4.2.1. le RDX et le HMX
4.2.2. le TNT
4.2.3. la NG
4.2.4. le PETN
4.2.5. le NTO
4.2.6. le CL-20
5. Lien entre sensibilité à l’impact et délais d’auto-inflammation
CONCLUSION

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