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Étude expérimentale et modélisation micromécanique du comportement de nanocomposites à renforts plaquettaires

type de publication      doctoral thesis
date de publication 07-12-2009
auteur(s) Cauvin Ludovic
jury Kondo D.; Nait Abdelaziz M.; Li J.; Fond C.; Ait Hocine N.; Brieu M.; Dumontet H.
école Université de Lille 1
  
résumé Les nanocomposites, et plus particulièrement les nanocomposites à renforts plaquettaires, offrent de remarquables propriétés mécaniques. La maîtrise de leur comportement mécanique repose sur une bonne compréhension des mécanismes de déformation en jeu, ainsi que des relations liant leur microstructure à leur réponse à l’échelle macroscopique. L’importance de cette nouvelle classe de matériaux, ainsi que le faible nombre de travaux actuellement disponibles sur leur comportement mécanique ont motivé les travaux présentés dans cette thèse. Ceux-ci concernent aussi bien la caractérisation expérimentale que la modélisation micromécanique, tant en régime élastique linéaire que pour les réponses non linéaires. On présente d’abord les différentes classes de nanocomposites, et tout particulièrement les nanocomposites à renforts plaquettaires. Puis on décrit les résultats des tests mécaniques réalisées sur un nanocomposite à matrice polypropylène et renforts de nano plaquettes d’argile de Montmorillonite. Afin de fournir une évaluation de la pertinence des méthodes d’homogénéisation linéaires usuellement mises en œuvre, les résultats fournis par le modèle de Mori-Tanaka et par la borne d’ordre 2 de Ponte Castañeda et Willis sont confrontés à des données expérimentales bibliographiques ou obtenues au cours de cette thèse. Une extension non linéaire de ces modèles utilisant l’approche incrémentale de Hill est ensuite proposée. L’ensemble des confrontations réalisées ont permis de démontrer à la fois l’intérêt et les limites des modèles mis en œuvre. Elles ont également motivé les investigations faites dans la dernière partie de l’étude pour rendre compte des effets de taille de nano renforts, au travers d’une élasticité surfacique du type Gurtin-Murdoch.
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