Etude des propriétés viscoélastiques d'un nitrile chargé sous sollicitations cycliques : application à la prédiction de la durée de vie des pompes à rotor excentré

• Auteur / Autrice : Pierre Garnier
• Direction : Michel Grédiac, Jean-Benoît Le Cam
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie Mécanique
• Date : Soutenance le 04/10/2012
• Etablissement(s) : Clermont-Ferrand 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences pour l'ingénieur (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Institut Pascal (Aubière, Puy-de-Dôme)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Christophe Sangleboeuf
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gregory Chagnon, André Chrysochoos, Mikaël Berton
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Gregory Chagnon, André Chrysochoos

Mots clés

Mots clés contrôlés

Viscoélasticité

Élastomères

Mots clés libres

Élastomère nitrile chargé

Propriétés viscoélastiques

Sollicitation mécanique cyclique

Effet Payne

Effets de la température

Filled nitrile rubber

Viscoelastic properties

Cyclic mechanical loading

Payne effect

Temperature effects

Résumé

L’étude de la durabilité des élastomères des stators des pompes Moineau a été menée en utilisant à la fois des simulations numériques, des essais thermomécaniques et des analyses physico-chimiques. Les simulations numériques ont eu pour principal objectif de permettre de déterminer la localisation et le niveau des maximums des champs mécaniques dans le stator. Les essais ont permis quant à eux de caractériser le comportement mécanique du matériau élastomère sous sollicitations mécaniques cycliques à différentes températures. Une première étude a permis d’analyser l’évolution de l’effet Payne en fatigue. Une seconde s’est concentrée sur l’analyse de l’effet de l’application d’un chargement thermomécanique sur l’évolution de la microstructure du matériau élastomère.

The study of the sustainability of the rubber, which is the main constitutive material of the Moineau pump stator, was carried out using finite element analyses, thermomechanical experiments and physic-chemical analysis. The numerical simulations were performed to identify the range and location of the maximal stress and strain within the pump stator. The experimental tests allowed to characterize the mechanical behaviour of rubber under cyclic solicitation at several temperatures. The first part of the study focused on the Payne effect during fatigue loading while the second dealt with the effect of a thermomechanical loading on the rubber microstructure evolution.