Caractérisation du comportement mécanique de matériaux isolants sous choc

La réduction des risques, sur des sites Seveso et leurs alentours, face aux sollicitations accidentelles ou malveillantes, passe par la sécurisation des bâtiments aux sollicitations dynamiques de type surpression et impact. L’utilisation d’une isolation par l’extérieur, de type matériau isolant et bardage métallique par exemple, semble une piste intéressante techniquement et économiquement permettant d’allier protection face aux risques technologiques et rénovation énergétique.Dans ce travail, deux matériaux représentatifs des isolants thermiques plastiques et minéraux ont été retenus, une mousse polyisocyanurate et une laine de verre. La caractérisation mécanique de ce type de matériaux complexes et à très faible masse volumique, demeure, dans le contexte de sollicitations dynamiques, largement incomplète à l’heure actuelle et les essais mal maîtrisés.Des essais de compression simple et œdométrique en régime statique sont réalisés et un suivi par imagerie à haute résolution associé à de la corrélation d’images numérique permet d’identifier les propriétés mécaniques, d’observer l’hétérogénéité des déformations et de suivre la propagation de fronts de compaction dans le matériau.Des essais dynamiques aux barres de Hopkinson, complétés d’essais DMA, permettent d’étudier la sensibilité à la vitesse de la réponse et de mettre notamment en évidence une dépendance à la vitesse de la contrainte plateau et une insensibilité à la vitesse de la déformation à la densification. Un suivi par imagerie à haute vitesse associé à de la corrélation d’images numérique permet également d’observer l’hétérogénéité des déformations et de déterminer la célérité du front de compaction dans le matériau.Le comportement mécanique des isolants est reproduit au moyen de lois empiriques ou par assemblage de modèles rhéologiques. Une modélisation simplifiée est proposée pour analyser l’effet potentiel d’un dispositif de protection constitué d’un ensemble bardage et isolant face à une sollicitation dynamique transitoire. Elle montre que si un effet atténuateur est possible, son efficacité va dépendre tout à la fois de la signature de la sollicitation et des caractéristiques physiques et géométriques du système de protection