Analyse expérimentale et modélisation micromécanique du comportement du polycarbonate soumis aux chargements complexes

Experimental study and micromechanical modeling of the polycarbonate behaviour submitted to complex loadings

• Auteur / Autrice : Cynthia Dreistadt
• Direction : Paul Lipinski
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance le 17/12/2007
• Etablissement(s) : Metz
• Ecole(s) doctorale(s) : EMMA - Ecole Doctorale Energie - Mécanique - Matériaux
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LPMM - Laboratoire de Physique et Mécanique des Matériaux - FRE 3236
• Jury : Président / Présidente : Abdesselam Dahoun
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Anne-Sophie Bonnet, Pierre Chevrier, Véronique Favier, Moussa Naït Abdelaziz, Anne Peronnet, Yves Rémond

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux -- Essais

Polycarbonates

Micromécanique (ingénierie)

Mots clés libres

Micromécanique

Polycarbonaate

Essais complexes

Résumé

Le comportement des polymères amorphes suscite un intérêt certain dans le monde de la recherche car leurs domaines d'application sont très varies. La transparence et une grande rigidité sont de grands atouts qui font du polycarbonate (pc) un des polymères techniques les plus usités. Les lois phénoménologiques ne permettent pas de reproduire correctement le comportement de ce polymère. Cette étude se propose donc d'étudier le comportement du pc a partir d'essais simples et complexes de compression uniaxiale en quasi statique et à température ambiante. Des essais comprenant plusieurs cycles de charge – décharge – maintien a effort constant sont réalisés avec différents niveaux et temps de maintien. Une autre série d’essais est destinée a mettre en évidence l’anisotropie induite du pc. L’ensemble de ces essais est ensuite comparé au modèle de boyce, parks et argon (1988) très référencé dans la littérature afin de tester sa validité. Certaines lacunes de cette approche sont ainsi mises en évidence. Finalement, un nouveau modèle micromécanique est proposé, basé sur la structure du polymère et l'évolution de celle-ci et inspire des modèles de plasticité pour les métaux. La notion de pelote comprenant plusieurs chaînes moléculaires est introduite. La déformation totale est décomposée de façon additionnelle en parties élastique, anélastique et plastique. L’écrouissage est naturellement introduit grâce à la combinaison de la notion de pelote et du modèle de lin (1957). Une première validation de ce modèle est proposée, fournissant des résultats particulièrement encourageants pour les travaux futurs

The behaviour of amorphous polymers is of a great interest in the research world because their application fields are various.transparency and high stiffness are the major advantages which made polycarbonate (pc) one of the most machined technical polymers. Phenomenological laws don’t allow reproducing correctly the behaviour of this polymer. this study proposes to analyze the pc’s behaviour based on simple and complex uniaxial compressive tests, in quasi static conditions and at room temperature. Tests with different loading – unloading – maintaining at constant forces cycles are done with various levels and maintaining times. Another series of tests is dedicated to show the induced anisotropy of pcs. all these experiments are compared to the boyce, parks and argon’s model (1988) very represented in the literature in order to check its validity. some lacks of this approach are enlightened. finally, a new micromechanical model is proposed based on the polymer structure and on its evolution, and inspired from metal plasticity models. the concept of balls which include several molecular chains is introduced. the total strain is additionally decomposed of three parts: elasticity, anelasticity and plasticity. The hardening is naturally introduced thanks to the combination of ball concept and lin’s model (1957). A first validation of this model is proposed, giving encouraging results for further works