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Analyse du comportement des polymères chocs avec la prise en compte de l’endommagement par cavitation

type de publication      thèse de doctorat
date de publication 05-12-2006
auteur(s) Belayachi-Belaiche Naïma
jury Moussa Nait Abdelaziz;Noureddine Benseddiq;Krzysztof Woznica;Said Ahzi;Isam Shahrour;Thomas Pardoen
école Université de Lille 1
  
résumé L’objectif de ce travail est la prédiction du comportement mécanique macroscopique d’un matériau composite polymère en prenant en compte les propriétés de sa microstructure. Une des manières les plus fiables pour obtenir une relation quantitative entre différentes échelles est l’utilisation des méthodes d’homogénéisation. Une méthode numérique d’homogénéisation périodique a été adoptée pour modéliser le comportement mécanique des polymères chocs en grandes déformations. Pour adapter aux grandes déformations le comportement visqueux des matériaux tels que les polymères une description hyperélastoviscoplastique a été developpée. Nous avons choisi un modèle viscoplastique (Perzyna) pour rendre compte du comportement de la matrice amorphe que nous avons couplé à un modèle hyperélastique pour décrire le comportement de l’élastomère. Le matériau étudié est composé d’une matrice de polyméthacrylate de méthyle (PMMA) fragile renforcé au choc par des particules d’élastomère de polybutadiène et un matériau modèle pour les objectifs de notre travail. L’endommagement par cavitation dans la phase caoutchoutique est un phénomène observé dans de nombreux type de composites multiphases, et que l’on relie à de bonnes propriétés au choc du matériau. Dans une première partie, on s’intéresse au comportement du composite sans endommagement en compression uniaxiale. L’aptitude du modèle constitutif ainsi que la méthode d’homogénéisation à appréhender l’influence de certains paramètres à savoir la fraction volumique des particules, la température et la vitesse de déformation a été mise en évidence en comparant les résultats numériques et expérimentaux. Nous avons étudié par la suite le comportement du composite en prenant en compte la cavitation en traction uniaxiale pour différentes vitesses de déformations. L’apparition de la cavité et son influence sur le comportement global du matériau a été réalisé en couplant le modèle hyperélastoviscoplastique à trois critère de germination de vide de la littérature basés généralement sur la pression hydrostatique dans la particule d’élastomère (Gent, Fond, et Hou & Abeyratne). L’approche numérique utilisée dans ce travail a prouvé son efficacité, et sa pertinence pour la prédiction du comportement macroscopique avec des mécanismes microstructuraux assez complexes.
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