Un bouclier balistique en polyéthylène de très haute masse moléculaire (UHMWPE) a cédé suite à un impact de fragment à faible vitesse. L'inspection visuelle ne montrait aucune pénétration totale, mais une séparation interne des couches. Cet article détaille le flux de travail médico-légal utilisé pour déterminer si une erreur de pression de pressage lors de la fabrication était la cause racine de la délaminage.
Pipeline 3D : scan micro-CT et segmentation dans Volume Graphics 🛡️
La première étape a consisté à soumettre le bouclier endommagé à un scan micro-CT pour obtenir un nuage de points volumétrique haute résolution. Dans Volume Graphics, les régions de faible cohésion ont été segmentées, identifiant les zones où la densité du matériau était inférieure à 85 % de la valeur nominale. Ces zones, visibles sous forme de porosités allongées entre les couches, ont été isolées dans un modèle 3D. Ensuite, un maillage d'éléments finis a été exporté avec les propriétés mécaniques dégradées de ces régions. L'analyse GOM Inspect a confirmé que les déformations résiduelles correspondaient à la géométrie de l'impact, validant ainsi la segmentation.
Simulation dans Abaqus et validation de l'hypothèse de pression 🔬
Dans Abaqus, l'impact du fragment sur le modèle avec des zones de faible cohésion a été simulé. La distribution des contraintes a montré des pics localisés aux bords des régions segmentées, générant une propagation de fissure qui reproduisait exactement la délaminage observée. En comparaison avec une simulation de contrôle utilisant un bouclier idéal (sans défauts), la défaillance ne se produisait pas. Cela a confirmé qu'une pression de pressage insuffisante a créé des points faibles, et non un défaut du matériau de base. Le flux démontre comment l'intégration du micro-CT et de la simulation permet d'auditer les processus de fabrication.
Comment les discontinuités détectées par micro-CT à l'interface des couches d'UHMWPE sont corrélées aux zones d'initiation de la délaminage prédites par le modèle d'éléments finis dans Abaqus pour un impact de fragment à faible vitesse.
(PS : La fatigue des matériaux, c'est comme la tienne après 10 heures de simulation.)