Etude de la fatigue du caoutchouc naturel sous sollicitation multiaxiale

Study of the multiacial fatiigue of natural rubber under complex loading by differents specimens

• Auteur / Autrice : Shanyan Dong
• Direction : Claude Bathias
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique appliquée et sciences des matériaux
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Paris, CNAM

Mots clés

Mots clés contrôlés

Caoutchouc

Tomographie

Résumé

Le caoutchouc est souvent demandé dans l’industrie. Un des problèmes majeurs rencontré dans l'utilisation du caoutchouc reste encore aujourd’hui la prédiction des durées de vie en fatigue. Puisque les composants de l’industrie subissent souvent la sollicitation compliquée, on concentre le sujet dans cette étude sur la fatigue du caoutchouc sous la sollicitation multiaxiale. Les objectifs de cette étude devraient inclure la chose suivante :1) Obtenir une bonne compréhension du mécanisme de fatigue multiaxiale du caoutchouc; 2) Identifier des approches existantes pour l'analyse de fatigue multiaxiale dans le caoutchouc, puis développer une nouvelle approche d'analyse de fatigue multiaxiale;3) Evaluer des approches existantes et nouvelles selon les résultats expérimentaux. Afin d'accomplir ces objectifs, trois éprouvettes différentes sont adoptées. Avec ces éprouvettes, on réalise plusieurs séries d’essais sous des chargements axiaux et biaxiaux sur une machine de fatigue biaxiale d’INSTRON. La simulation des éprouvettes est effectuée par Eléments Finis. Les durées de vie en fatigue sont analysées selon les résultats. Des études tomographies sont effectuées par un scanner médical pour évaluer les endommagements dans le caoutchouc pendant le processus de fatigue. Enfin, les surfaces des fissures de fatigue sont étudiées par M. E. B.

Rubber is widely used in the industry. One of the major problems encountered in the applications of rubber remains still the prediction of the fatigue life of rubber. Since the components industrial undergo complex loading, we focus our subjects on fatigue of rubber under complex loading in this study. The objectives of this study should include the following points:1) To have a good understanding of the mechanism of multiaxial fatigue of rubber;2) To identify the existing approaches for analyzing the multiaxial fatigue of rubber, and hen develop a new approach;rubber, 3) To evaluate the existing and new approaches according to the test results. In order to accomplish these objectives, three different specimens are adopted. With these specimens we carry out several series of fatigue test under axial and biaxial loading on an INDTRON biaxial fatigue machine. The simulation of the specimens is performed by Finite Element Method. The fatigue lives of rubber are studied according to the test results. The tomography method is used to study the damage inside the rubber during the fatigue process by a medical scanner. Finally, the fatigue crack surfaces are examined by S. E. M.