Caractérisation expérimentale et modélisation de l'etat relaxe dans le polyamide 11 à haute température

Mechanical features of the relaxed state in polyamide 11 : experiments and modelling

• Auteur / Autrice : Eléonore Roguet
• Direction : Jean-Claude Grandidier, Sylvie Castagnet
• 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

Rayons X -- Diffraction

Analyse mécanique dynamique

Calorimétrie différentielle à balayage

Polyamides

Résumé

L’objectif de ce travail est de mieux comprendre et modéliser le comportement mécanique d’un thermoplastique semi-cristallin (le PolyAmide 11) proche d’un éventuel état relaxé aux températures supérieures à Tg. En-dessous d’une vitesse critique de sollicitation, des essais de traction et de torsion mettent en évidence une courbe indépendante de cette vitesse (courbe limite), cohérente avec un état relaxé de la phase amorphe. Cependant, la nature hystérétique de cette courbe limite et la possibilité de phénomènes visqueux contredisent cette vision. Des analyses microstructurales (DSC, Rayons X) indiquent que des réorganisations locales impliquant le cristal interviennent le long de la courbe limite. Ces observations fondent l’écriture d’un modèle phénoménologique. Les mécanismes cristallins, décrits à l’aide de variables internes scalaire et tensorielle, modifient la rigidité du matériau ainsi que l’état d’équilibre de la viscosité de l’amorphe. La modélisation proposée est validée sur quelques cas simples de chargement.

The aim is to investigate and model the mechanical behaviour of a semi-crystalline thermoplastic (PolyAmide 11) far above Tg. A strain-rate independent loading curve (asymptotic curve) is observed below a critical strain-rate depending on temperature during tension and torsion tests. Such observations are consistent with a relaxed state of the rubbery amorphous phase. Nevertheless, the unloading curve is hysteretic and creep or stress relaxation responses are observed when loading is interrupted along the asymptotic curve. Microstructure analyses (DSC and X-ray) indicate that local reorganizations, involving crystalline phase, occur along the asymptotic curve. These conclusions on micro-mechanisms are used to build constitutive laws in a mechanical model. These micro-mechanisms affect the material stiffness and the relaxed state of the amorphous viscosity. This model is tested on simple loading cases.