CONTRIBUTION A L'ETUDE DU COMPORTEMENT ELASTIQUE ET DE L'ENDOMMAGEMENT DES MATERIAUX ELASTOMERES PDF Download
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L'UTILISATION DES MATERIAUX ELASTOMERES, DE PLUS EN PLUS REPANDUE DANS DE NOMBREUX DOMAINES D'INDUSTRIE DE POINTE, NECESSITE UNE BONNE MAITRISE DE LA REPRESENTATION DE LEUR COMPORTEMENT ELASTIQUE ET DE LA FORMULATION DE CRITERES D'ENDOMMAGEMENT PHYSIQUES. LA REPRESENTATION THEORIQUE DU COMPORTEMENT ELASTIQUE DE CES MATERIAUX PEUT ETRE ABORDEE PAR UNE APPROCHE MACROMOLECULAIRE OU PAR UNE APPROCHE PHENOMENOLOGIQUE. L'ETUDE DES MODELES MACROMOLECULAIRES EXISTANTS NOUS A PERMIS DE PRECISER LES DIFFICULTES D'UNE LIAISON MICRO-MACRO PERTINENTE LORS DE LA CONSTRUCTION D'UNE LOI DE COMPORTEMENT A PARAMETRES PHYSIQUES. SUIVANT ALORS UNE APPROCHE PHENOMENOLOGIQUE, NOUS AVONS PROPOSE UNE NOUVELLE DENSITE D'ENERGIE ELASTIQUE DE DEFORMATION. AU-DELA DE CETTE FONCTION, NOUS PROPOSONS PLUS GENERALEMENT UNE DEMARCHE SIMPLE DE CONSTRUCTION DE LA FONCTION DE DENSITE D'ENERGIE, ACCOMPAGNEE D'UNE STRATEGIE D'IDENTIFICATION DES PARAMETRES QUI LUI SONT ASSOCIES. CETTE STRATEGIE NE NECESSITE LA CONNAISSANCE QUE DE DEUX EXPERIENCES, VOIRE D'UNE SEULE. CETTE DEMARCHE A ETE VALIDEE AVEC SUCCES SUR UN ELASTOMERE THERMOPLASTIQUE, LE SANTOPRENE. DU FAIT DES TRES GRANDES DEFORMATIONS ELASTIQUES QUE PEUVENT SUBIR LES MATERIAUX ELASTOMERES, L'ETUDE DES PHENOMENES D'ENDOMMAGEMENT PAR CAVITATION (APPARITION DE CAVITES) OU CROISSANCE DE CAVITES NECESSITE DE SE PLACER DANS LE FORMALISME DES GRANDES DEFORMATIONS. APRES AVOIR REPRIS LES CRITERES DE CAVITATION CONNUS, NOUS PROPOSONS UN CRITERE ENERGETIQUE DE CROISSANCE DE CAVITES PAR ANALOGIE AVEC LA MECANIQUE DE LA RUPTURE. POUR CELA LE TAUX DE RESTITUTION D'ENERGIE D'UNE SPHERE CONTENANT UNE CAVITE SPHERIQUE, SOUMISE A UN EFFORT DE TRACTION QUELCONQUE, EST ETABLI A CHARGEMENT OU A DEPLACEMENT IMPOSES. AFIN DE VALIDER LES CRITERES D'ENDOMMAGEMENT PROPOSES, DES SIMULATIONS NUMERIQUES D'ESSAIS EXPERIMENTAUX ONT ETE REALISEES A L'AIDE DU CODE DE CALCUL ABAQUS. ENFIN, L'EXPLOITATION DE CES CRITERES A PERMIS D'ETUDIER LA COMPETITION ENTRE CAVITATION ET CROISSANCE DE CAVITES. IL APPARAIT QUE LA TAILLE INITIALE DES DEFAUTS DANS LA STRUCTURE INFLUENCE DIRECTEMENT LE MODE D'EVOLUTION DE L'ENDOMMAGEMENT SOIT PAR APPARITION DE NOUVELLE CAVITES (CAVITATION) SOIT PAR CROISSANCE DE CAVITES DEJA PRESENTES.
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L'UTILISATION DES MATERIAUX ELASTOMERES, DE PLUS EN PLUS REPANDUE DANS DE NOMBREUX DOMAINES D'INDUSTRIE DE POINTE, NECESSITE UNE BONNE MAITRISE DE LA REPRESENTATION DE LEUR COMPORTEMENT ELASTIQUE ET DE LA FORMULATION DE CRITERES D'ENDOMMAGEMENT PHYSIQUES. LA REPRESENTATION THEORIQUE DU COMPORTEMENT ELASTIQUE DE CES MATERIAUX PEUT ETRE ABORDEE PAR UNE APPROCHE MACROMOLECULAIRE OU PAR UNE APPROCHE PHENOMENOLOGIQUE. L'ETUDE DES MODELES MACROMOLECULAIRES EXISTANTS NOUS A PERMIS DE PRECISER LES DIFFICULTES D'UNE LIAISON MICRO-MACRO PERTINENTE LORS DE LA CONSTRUCTION D'UNE LOI DE COMPORTEMENT A PARAMETRES PHYSIQUES. SUIVANT ALORS UNE APPROCHE PHENOMENOLOGIQUE, NOUS AVONS PROPOSE UNE NOUVELLE DENSITE D'ENERGIE ELASTIQUE DE DEFORMATION. AU-DELA DE CETTE FONCTION, NOUS PROPOSONS PLUS GENERALEMENT UNE DEMARCHE SIMPLE DE CONSTRUCTION DE LA FONCTION DE DENSITE D'ENERGIE, ACCOMPAGNEE D'UNE STRATEGIE D'IDENTIFICATION DES PARAMETRES QUI LUI SONT ASSOCIES. CETTE STRATEGIE NE NECESSITE LA CONNAISSANCE QUE DE DEUX EXPERIENCES, VOIRE D'UNE SEULE. CETTE DEMARCHE A ETE VALIDEE AVEC SUCCES SUR UN ELASTOMERE THERMOPLASTIQUE, LE SANTOPRENE. DU FAIT DES TRES GRANDES DEFORMATIONS ELASTIQUES QUE PEUVENT SUBIR LES MATERIAUX ELASTOMERES, L'ETUDE DES PHENOMENES D'ENDOMMAGEMENT PAR CAVITATION (APPARITION DE CAVITES) OU CROISSANCE DE CAVITES NECESSITE DE SE PLACER DANS LE FORMALISME DES GRANDES DEFORMATIONS. APRES AVOIR REPRIS LES CRITERES DE CAVITATION CONNUS, NOUS PROPOSONS UN CRITERE ENERGETIQUE DE CROISSANCE DE CAVITES PAR ANALOGIE AVEC LA MECANIQUE DE LA RUPTURE. POUR CELA LE TAUX DE RESTITUTION D'ENERGIE D'UNE SPHERE CONTENANT UNE CAVITE SPHERIQUE, SOUMISE A UN EFFORT DE TRACTION QUELCONQUE, EST ETABLI A CHARGEMENT OU A DEPLACEMENT IMPOSES. AFIN DE VALIDER LES CRITERES D'ENDOMMAGEMENT PROPOSES, DES SIMULATIONS NUMERIQUES D'ESSAIS EXPERIMENTAUX ONT ETE REALISEES A L'AIDE DU CODE DE CALCUL ABAQUS. ENFIN, L'EXPLOITATION DE CES CRITERES A PERMIS D'ETUDIER LA COMPETITION ENTRE CAVITATION ET CROISSANCE DE CAVITES. IL APPARAIT QUE LA TAILLE INITIALE DES DEFAUTS DANS LA STRUCTURE INFLUENCE DIRECTEMENT LE MODE D'EVOLUTION DE L'ENDOMMAGEMENT SOIT PAR APPARITION DE NOUVELLE CAVITES (CAVITATION) SOIT PAR CROISSANCE DE CAVITES DEJA PRESENTES.
Author: Mathias Brieu Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 94
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L'utilisation des milieux élastomères pour assumer des tâches de suspension et/ou de liaison est de plus en plus courantes dans les industries de pointes. Une définition précise du comportement de ces milieux ainsi que le développement d'outils numériques permettant de rendre au mieux compte du comportement de structures utilisant de tels milieux est donc un enjeu extrêmement important pour de telles industries. L'objectif des travaux proposés est d'étudier le comportement de ces milieux grâce à la mise en oeuvre d'essais mécaniques adaptés, d'introduire des modèles de comportement permettant de rendre compte aux mieux des différents phénomènes constatés expérimentalement et enfin de proposer des algorithmes de simulation permettant, grâce à l'utilisation de techmiques de calcul parallèle, la simulation du comportement de structures élastomères à de faibles coûts de calcul. La mise en oeuvre d'un dispositif expérimental adéquat, machine de traction uni et bi axiale en grandes transformations et extensomètre optique, permet de montrer que le comportement de ces milieux est viscohyperélastique endommageable et anisotrope ou à anisotiopie induite par l'endommagement. Une modélisation de ce comportement, basée sur une approche macromoléculaire, a été proposée. Cette modélisation permet de rendre compte d'une part des phénomènes d'endommagements mis en évidence et d'autre part grâce à un schéma rhéologique adéquat du comportement visqueux de ces milieux. Enfin, un algorithme non incrémental de résolution de problèmes non linéaires et instationnaires est proposé. Une parallélisation de l'algorithme, grâce à l'utilisation d'une méthode de décomposition en sous-domaines et aux propriétés intrinsèques de l'algorithme, est par la suite proposée.
Author: Lae͏̈titia Gentot Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 134
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L'étude porte sur le comportement hyperélastique de matériaux élastomères et sur l'endommagement de ceux-ci lors de sollicitations en fatigue à faible nombre de cycles. Les essais de traction répétée à déformation maximale imposée sur différents matériaux élastomères ont montré un adoucissement important qui se caractérise par une chute de la contrainte dès les premiers cycles de chargement. Cette étude expérimentale a permis de mettre en évidence la dépendance de ce phénomène d'adoucissement par fatigue vis à vis d'une part de la déformation maximale imposée au cours du chargement cyclique et d'autre part du nombre de cycles de chargement. L'étude bibliographique a permis de constater que les modèles proposés pour décrire le phénomène d'adoucissement ne faisaient pas intervenir, simultanément, les deux paramètres mis en é'vidence lors de l'étude expérimentale. Deux tendances se sont imposées: les modèles qui ne prennent en compte que la déformation maximale imposée et les modèles qui ne tiennent compte que du nombre de cycles de chargement. Afin d'illustrer ces deux tendances, nous présentons deux modèles relativement récents dont nous montrerons les limites au travers de résultats expérimentaux. Ainsi, un modèle permettant de rendre compte du phénomène d'adoucissement par fatigue, et prenant en compte l'ensemble des paramètres intervenant dans celui-ci, a été développé. Une fois l'identification du comportement faite, le modèle proposé pénalise le comportement hyperélastique du milieu élastomère par un endommagement évoluant en fonction des deux paramètres précédemment cités. Ce modèle, prédictif, présente l'avantage de nécessiter l'identification d'un unique paramètre. Celui-ci a été testé sur plusieurs matériaux différant soit par la matrice, soit par les renforts. Une étude, du seul paramètre intervenant dans le modèle proposé, a permis de montrer que sa détermination à un certain niveau de déformation maximale imposée permettait de prévoir l'adoucissement pour des niveaux de déformation maxirnale imposés et des niveaux de contrainte induite plus faibles, et ce quelque soit le nombre de cycles considéré. Par la suite, le modèle d'adoucissement par fatigue développé a été implémenté au sein d'un code éléments finis modulaire (modulef) afin d'offrir un outil d'aide à la conception de structures élastomères prenant en compte ces phénomènes d'adoucissement. Dans ce but, un algorithme non incrémentaI de résolution a été développé afin de prendre en compte d'une part la nature incompressible et endommageable du comportement et d'autre part le caractère grandement déformable et non linéaire des comportements mis en jeu. En effet, les problèmes à traiter étant par définition des problèmes non linéaires (comportement hyperéla.stique) et instationnaires (endommagement), l'utilisation d'algorithme classique de type incrémentaI ne pouvait être envisagée à cause des temps de calculs alors requis. Un algorithme non incrémentaI basé sur des techniques de type Newton, ou plus précisément LATIN, a donc été proposé ainsi que plusieurs méthodes d'optimisation afin de diminuer les temps de calcul.
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Ce travail constitue une contribution visant à décrire le comportement non-linéaire et l'endommagement des polymères vitreux homogènes et renforcés par l'adjonction de particules d'élastomère sphériques. Pour caractériser le comportement fortement non-linéaire des polymères vitreux, un modèle viscoplastique à variables internes a été développé et implémenté dans un code de calcul par éléments finis. Le modèle viscoplastique développé a été ensuite couplé à différentes formulations micromécaniques pour caractériser le comportement cohésif ou à l'endommagement de mélanges de polymères. Les résultats des simulations numériques ont été ensuite validés expérimentalement par comparaison avec les données expérimentales obtenues sur différents polymères vitreux typiques. Par ailleurs, l'activation des mécanismes de déformation a également fait l'objet d'une attention particulière.
Author: Eric Tonolo Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 126
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ETUDE EXPERIMENTALE DES COMPORTEMENTS ELASTIQUES DE MATERIAUX HETEROGENES CONSTITUES D'UNE MATRICE ELASTOMERE(SILICONE ET POLYURETHANNE) CONTENANT DES FIBRES COURTES DE CARBONE EN CONCENTRATION VARIABLE. ETUDE DES RELATIONS ENTRE L'ELASTICITE DE CES MILIEUX ET LEUR STRUCTURE EN AGREGATS OU AMAS DE PARTICULES DE RENFORT
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L'objet de ce travail est de développer un outil de prévision du comportement élastique-endommageable des matériaux composites à fibres discontinues orientées aléatoirement (C.F.D.O.A). L'étude a été abordée selon deux approches complémentaires. L'approche expérimentale avait pour objectif de constituer une base de données expérimentales nécessaire pour le développement de l'approche théorique. L'approche expérimentale a permis d'appréhender la microstructure du matériau et surtout d'identifier les mécanismes d'endommagement responsables de sa dégradation progressive. C'est au travers d'une méthodologie expérimentale basée sur l'utilisation conjointe des techniques d'émission acoustique et des observations microscopiques que les mécanismes d'endommagement ont été identifiés, localisés et attribués à des intervalles d'amplitudes caractéristiques. L'application de cette méthodologie d'investigation lors de différents types d'essais mécaniques (Traction, Traction avec décharges, Traction/Impact, Mode I, Mode II, Torsion,...) et sur trois classes de matériaux a largement contribué à cerner l'influence des paramètres structuraux et du type de sollicitation sur l'avènement et l'évolution des mécanismes d'endommagement. Avec cet état d'esprit, il apparait évident que toute modélisation du comportement des C.F.D.O.A doit nécessairement tenir compte de cette spécificité structurale du matériau. La seconde approche du problème traite de la modélisation du comportement (3D) endommagé. C'est une approche micromécanique basée sur le modèle de Mori-Tanaka fondé sur la théorie de l'inclusion équivalente d'Eshelby. Cette modélisation consiste en un passage micro-méso suivi d'un passage méso-macro permettant ainsi d'intégrer le rôle de la mèche sur le comportement du matériau. La prise en compte des mécanismes d'endommagement a conduit a l'introduction de la notion de participation d'un mécanisme (i) a une phase (j) notée (Pji) et dont l'évolution est évaluée expérimentalement en se basant sur le suivi de l'endommagement par émission acoustique. L'outil de prévision ainsi développé aboutit alors à une étroite interaction entre les deux approches du problème. Il permet alors de prédire le comportement élastique-endommageable des C.F.D.O.A en y intégrant l'aspect microstructural de ces matériaux. L'identification d'une fonction de charge F (S, [beta]), définie explicitement, permet de simuler des essais mécaniques tels que l'essai de traction. Ce travail est une contribution au domaine de recherches relatif à l'identification et la modélisation de l'endommagement dans les matériaux composites. Ceci permet alors l'intégration de cet endommagement dans les codes de calculs de structures.
Author: JULIE.. DIANI
Author: JULIE.. DIANI
Author: Mathias Brieu
Author: 
Author: Serge Cescotto
Author: Jacques Clouaire
Author: Jean-Paul Lallemand
Author: Lae͏̈titia Gentot
Author: Fahmi Zaïri
Author: Eric Tonolo
Author: Fodil Meraghni