Laminated glass: dynamic rupture of adhesion
Verre feuilleté :rupture dynamique d’adhésion
Résumé
Laminated glass has been discovered more than a century ago. It is composed of a polymeric interlayer sandwiched
in-between two glass plies. This interlayer dramatically enhances the performance during impact. Even
if the glass breaks, the partial delamination and the stretching of the interlayer will dissipate a large amount of
energy. This dissipation will protect people from the impacting object while the glass splinters will stick on the
interlayer, preventing harmful splinters projection. During my PhD work, I have identified and characterized
the dissipation mechanisms associated with the interlayer rheology and its delamination from glass.
The interlayer behavior was studied using uniaxial tension tests combined with photoelastic measurements. A
model experiment was developed to study the interlayer stretching during its delamination from glass. This
test consists in a uniaxial tension on a pre-cracked laminated glass sample. Finally, digital image correlation
measurements were used to quantify the stretching of the interlayer ahead of the delamination fronts.
The different dissipating mechanisms of the interlayer rheology have been identified. A rheological model was
developed to link this behavior to the polymer macromolecular structure. The model delamination experiment
displayed a steady state delamination regime in a certain range of applied velocities and temperatures. In these
steady state conditions, two zones of dissipation have been identified. Large strains and high strain rates in these
two zones explain the large amount of dissipated energy during delamination. Finally, a finite element model
has been developed to confirm experimental observations and to describe the close vicinity of the delamination
fronts.
Il y a plus d’un siècle que les verres feuilletés ont été découverts. Il s’agit d’une structure formée d’un intercalaire
polymère pris entre deux plis de verre. Cet intercalaire améliore considérablement les performances à l’impact
de l’assemblage. Ainsi, même si le verre se brise, la délamination et l’étirement de l’intercalaire dissipent une
grande quantité d’énergie. Les personnes sont protégées par cette dissipation de l’objet impactant qui ne traverse
pas le verre feuilleté, mais aussi des projections potentiellement dangereuses d’éclats de verre. Au cours de cette
thèse, nous avons identifié et caractérisé les mécanismes de dissipation d’énergie associés au décollement de
l’intercalaire et à l’étirement qui s’en suit.
Le comportement de l’intercalaire a été étudié en relation avec sa structure macromoléculaire à l’aide de test
de traction uniaxiale couplés à des observations de biréfringence. Nous avons par ailleurs utilisé une expérience
modèle afin d’établir les sollicitations subies par l’intercalaire lors de sa délamination du verre. Cette expérience
consiste en un essai de traction uniaxiale sur un verre feuilleté pré-entaillé. Enfin des mesures de corrélation
digitale d’images ont permis de quantifier la dynamique de déformation de l’intercalaire en aval du front de
délamination.
Les différents mécanismes dissipatifs du comportement de l’intercalaire ont été identifié. Un modèle rhéologique
a été développé afin de relier le comportement de l’intercalaire à sa structure. L’expérience sur le verre préentaillé
a montré l’existence d’un régime de délamination stationnaire dans une gamme limitée de température
et de vitesse de déplacement imposée. Dans ces conditions stationnaires, nous avons identifié deux zones de
dissipation d’énergie. L’amplitude et la vitesse de sollictiation dans ces deux zones permettent d’expliquer la
grande quantité d’énergie dissipée observée lors de la délamination. Enfin à l’aide d’un modèle éléments finis
nous avons confirmé les observations expérimentales et décrit le voisinage du front de délamination.
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