Fatigue-fluage du Polyamide 6,6 renforcé

Cyclic-creep of reinforced Polyamide 6,6 under fatigue loading

• Auteur / Autrice : Ilan Raphael
• Direction : Nicolas Saintier, Lucien Laiarinandrasana
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique-matériaux (AM)
• Date : Soutenance le 05/12/2019
• Etablissement(s) : Paris, ENSAM
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Arts et Métiers (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de mathématiques de Marseille (I2M)
• Jury : Président / Présidente : Carole Nadot-Martin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nicolas Saintier, Lucien Laiarinandrasana, Andrea Bernasconi, Christopher John George Plummer, Jean-Luc Bouvard, Bertrand Huneau, Gilles Robert
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Andrea Bernasconi, Christopher John George Plummer

Mots clés

Mots clés contrôlés

Endommagement, Mécanique de l' (milieux continus)

Polymères

Mots clés libres

Endommagement en fatigue

Matériau composite

Endommagement intraspherolitique,

Critère de fatigue

Modélisation microstructure

Fatigue damage

Composite material

Spherulitic damage

Fatigue criterion

Microstructure modeling

Résumé

Ce travail vise à compléter la description et la compréhension actuelles du comportement en fatigue et des mécanismes d'endommagement des polymères thermoplastiques renforcés de fibres de verre courtes.Après une revue de l'état de l'art, le travail se concentre sur l'évaluation des mécanismes d'endommagement fatigue dans le composite tels qu'observés par micro-tomographie et microscopie.Afin de mieux comprendre les mécanismes d'endommagement de la matrice du composite, des observations supplémentaires sont effectuées sur le polymère et mettent en évidence un scénario complet de l'endommagement intrasphérolitique sous chargement de fatigue.Le calcul de microstructure est utilisé pour compléter cette approche et améliorer la compréhension des mécanismes d'endommagement grâce au calcul de champs mécaniques locaux.En se basant sur les similitudes entre les mécanismes d'endommagement en fatigue et ceux observés en fluage, un modèle d'évaluation de la durée de vie en fatigue basé sur la vitesse de déformation cyclique est proposé.Il s'avère très efficace pour unifier les durée de vie en fatigue du composite dans une large gamme de conditions de chargement, y compris l'effet du rapport de charge R, l'effet de fréquence, l'effet d'orientation des fibres et l'humidité.Le critère proposé est également adapté pour application aux échantillons entaillés et donne des résultats prometteurs.

This work aims at completing the existing description and understanding of the fatigue behavior and damage mechanisms of short-glass fibers reinforced thermoplastic polymers.After a state of the art review the work focuses on the evaluation of fatigue and quasi-static damage mechanisms in SFRP as observed by micro-tomography and microscopy.In order to fully address the polymer damage mechanisms additional observations are performed on the neat polymer matrix and evidence a full scenario of intra-spherulitic fatigue damage growth.Microstructure modeling is used to complete the understanding of damage mechanisms accordingly to local mechanical fields.Based on the similarities of fatigue damage mechanisms with those observed for creep loading, a fatigue life assessment model based on the cyclic strain rate is introduced.It proved very effective at unifying the SFRP fatigue behavior over a wide range of loading conditions including R ratio effect, frequency effect, fiber orientation effect and humidity.The proposed criterion is also adapted for application to notched specimens and yielded promising results.