La décompression explosive du PVDF en présence de CO2 : modélisation des couplages et de l’initiation de l’endommagement

The explosive decompression of the PVF2 with CO2 : Modelling of the couplings and the initiation of the damage

• Auteur / Autrice : Cédric Baudet
• Direction : Jean-Claude Grandidier, Laurent Cangémi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des solides, des matériaux, des structures et des surfaces
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Poitiers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur et aéronautique (Poitiers1992-2008)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dioxyde de carbone

Fluorure de polyvinylidène

Processus de diffusion

Interaction fluide-structure

Endommagement, Mécanique de l' (milieux continus)

Résumé

Le PVDF, polymère semi-cristallin utilisé dans les gaines de pression de flexibles, peut mousser lors de fortes variations de pressions de CO2 au sein de la gaine. L’endommagement irréversible apparaît en raison de forts couplages thermo-diffuso-mécaniques. Dans le logiciel Abaqus, une étude numérique de plusieurs modèles de la littérature a permis de dégager les couplages majeurs intervenant lors d’une décompression. Une modélisation tenant compte de ces derniers est alors développée, le VER est dans ce cas représenté par un milieu biphasique caractérisé par la superposition de deux milieux continus. Le modèle est appliqué à la diffuso-viscoplasticité et une loi de cavitation empirique est introduite. Une étude qualitative du modèle, implémenté dans Abaqus, permet de suivre l’évolution des contraintes dans le matériau et d’un taux initial de cavités lors d’une décompression. Cet outil devrait contribuer à la caractérisation de l’endommagement du PVDF lors d’une décompression de CO2.

The PVF2 is a semicrystalline polymer used in the pressure sheaths of flexible oil-carrying pipes. It can foam during strong CO2 pressures variations within the sheath. The irreversible damage appears because of strong thermo-diffuso-mechanics couplings. In the Abaqus software, a numerical study of several models of the literature made it possible to release the major couplings intervening during a decompression. A modelling holding account of the latter is then developed, the ERV is in this case represented by a biphasic medium characterised by the superposition of two continuous media. The model is applied to diffuso-viscoplastic behaviour and an empirical law of cavitation is added to this last. A qualitative study of the model, implemented in Abaqus, makes it possible to follow the evolution of the stress and also of an initial rate of cavities during decompression. This tool should contribute to the characterisation of the damage of the PVDF during a CO2 decompression.