Influence de la cristallisation sous contrainte sur l'endurance et la propagation des fissures de fatigue dans les élastomères

Influence of strain cristallization on fatigue initiation and propagation of cracks in elastomers

• Auteur / Autrice : Karine Le Gorju Jago
• Direction : Claude Bathias
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des matériaux
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux -- Fatigue

Mots clés libres

Amorçage

Résumé

L'objectif de notre travail est de dégager et d'etudier la paramètre qui gouvernent la tenue en endrance et en propagation de fissures d'une formulation industrielle à bace sde caoutchouc naturel chargé christallisable sous contrainte. L'influence de la cristallisation sur le comportement en fatigue est primordiale tant que le cycle de fatigue reste en traction. Ses effets sont autant spectaculaires en endurance qu'en propagation de fissures. L'effet de la cristallisation est retardé lorsque la température d'essai augmente. A 90°C la cristallisation n'opère plus. Des modélisations du comportement en endurance ont été proposés et montrent bien l'importance simultanée de la contrainte moyenne et de la contraine alternée sur les durées de vie. Tenant compte de ces deux paramètre un courbe S-N ou un diagramme de Haigh permet de prédire la tenue en fatigue dans le cas de sollicitation uniaxiales, en tenant compte des effets de renforcement dus à la cristallisation. Dans le cas de forts niveaux de compression l'analyse des contrainte et déformations locales, couplée au suivi par tomographie au rayons X des fissures ont permis de de conclure que la contrainte principale de cisaillement était un bon critère d'amorçage. Les approches classiques de l'apllication de la mécanique de la rupture ont été revues et adaptées. Elles ont permis de différencier les lois de fissuration en état de contrainte plane et en état de déformation plane. Le processus de fissuration est régi par la formation d'une structure anisotrope en fonds de fissure qui se traduit sur les courbes de fissuration par une forte dépendance vis à vis du rapport de charge. D'autre par, l'ensemble de ce mémoire tend à montrer que l'endommagement par fatigue du caoutchouc est le résultat de trois types de contributions : mécanique, chimique et environnemental : la température est un paramètre d'autant plus important qu'il participe à l'augmentation du dommage mécanique à la multiplication des réactions de thermo-oxydation et à la réduction de la cristallisation.