Modélisation théorique et numérique du comportement viscoélastique d'élastomères sous sollicitations harmoniques

Theoretical and numerical modelling of the viscoelastic behaviour of elastomers under cyclic loadings

• Auteur / Autrice : Catherine Carpentier-Gabrieli
• Direction : Olivier Debordes
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des solides
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 2
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale de mécanique, physique & modélisation (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université d'Aix-Marseille II. Faculté des sciences (1969-2011)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rhéologie

Viscoélasticité

Élastomères

Résumé

Nous traitons tout d'abord le probleme viscoelastique seul. Dans un cadre thermodynamique, deux modeles rheologiques (zener et poynting-thomson) sont generalises aux grandes deformations. Nous introduisons une variable interne, et imposons une decomposition multiplicative du tenseur gradient de la transformation en parties elastique et visqueuse. La quasi-incompressibilite est prise en compte par le biais d'une loi de comportement entre pression hydrostatique et determinant du gradient de la transformation. Des choix appropries des energies de deformation et de la dissipation intrinseque nous ont permis d'identifier, a partir de donnees experimentales a plusieurs temperatures, les coefficients du comportement d'elastomeres sous sollicitations cycliques. La modelisation numerique du probleme repose sur la methode des elements finis dans le cadre du logiciel mef-mosaic. Nous avons a resoudre un probleme d'evolution global dont les inconnues sont les deplacements et la pression, et des problemes locaux (aux points de gauss) dont l'inconnue est la variable interne. L'evolution globale est traitee par une methode de newmark, et les evolutions locales par une methode d'euler implicite a pas autoadaptatifs. Des comparaisons entre solutions analytiques et approximations numeriques ont permis de valider le code. Deux essais de double cisaillement ont ete simules sous sollicitations cycliques, et les resultats compares aux resultats experimentaux. Nous nous interessons ensuite au couplage thermo-viscoelastique. La dissipation intrinseque issue du calcul mecanique est un terme source de l'equation de la chaleur. Une estimation de l'evolution des caracteristiques mecaniques est proposee. Elle nous a permis d'effectuer les premiers calculs couples afin d'estimer la temperature a cur d'un elastomere dans un essai de double cisaillement