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Adoucissement par fatigue des milieux élastomères : caractérisation, modélisation et simulation numérique

type de publication      thèse de doctorat
date de publication 12-12-2003
auteur(s) Gentot Laetitia
jury Mesmacque G.;Brieu M.;Cognard J.-Y.;Remond Y.;Alart P.;Nait-Abdelaziz M.;Vacherand J.-M.
  
résumé L'étude porte sur le comportement hyperélastique de matériaux élastomères et sur l’endommagement de ceux-ci. Des essais de traction simple en fatigue à faible nombre de cycles sur différents matériaux ont montré, dès les premiers cycles de chargement, un adoucissement important qui se caractérise par une chute de la contrainte. Cette étude expérimentale a permis de mettre en évidence la dépendance de ce phénomène d'adoucissement 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'ensemble des modèles présent dans la littérature ne faisant pas intervenir, simultanément, les deux paramètres mis en évidence lors de l'étude expérimentale, un modèle permettant de prendre en compte ces paramètres a été développé. Une fois l'identification du comportement faite, le modèle proposé pénalise le comportement hyper élastique du milieu élastomère considéré par un endommagement évoluant en fonction des deux paramètres précédemment cités. Ce modèle, prédictif, présente l’énorme avantage de ne nécessiter l'identification que d'un seul paramètre et celui-ci a été testé et validé sur plusieurs matériaux différant soit par la matrice, soit par les renforts. Une confrontation du modèle proposé aux modèles extraits de la littérature a permis de montrer les limites de ces derniers ainsi que la fiabilité et la richesse du modèle proposé. Par la suite, le modèle développé a été implémenté au sein d'un code éléments finis afin d'offrir un outil d'aide à la conception de structure élastomère prenant en compte ces phénomènes d'adoucissement. Dans ce but, un algorithme non incrémental 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 enjeu. En effet, les problèmes à traiter étant par définition des problèmes non linéaires et instationnaires, l'utilisation d'algorithme classique de type incrémental ne pouvait être utilisé en raison des temps de calcul alors requis. Un algorithme non incrémental basé sur des techniques de types LATIN, a donc était proposé ainsi que plusieurs méthodes d'optimisation afin de diminuer les temps de calcul mis enjeu.
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