Compréhension et modélisation des mécanismes élémentaires d’endommagement en fatigue d’élastomères renforcés au noir de carbone
Auteur / Autrice : | Thomas Glanowski |
Direction : | Yann Marco, Bertrand Huneau |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Mécanique des solides, des matériaux, des structures et des surfaces |
Date : | Soutenance le 17/07/2019 |
Etablissement(s) : | Brest, École nationale supérieure de techniques avancées Bretagne |
Ecole(s) doctorale(s) : | Sciences de l'ingénierie et des systèmes (Nantes Université) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Institut de Recherche Dupuy de Lôme - Institut de Recherche Dupuy de Lôme / IRDL |
Entreprise : Vibracoustic | |
Jury : | Président / Présidente : Nadia Bahlouli |
Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Roux, Vincent Le Saux, Pierre Charrier | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Andrei Constantinescu, Lucien Laiarinandrasana |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Résumé
Les propriétés en fatigue d’élastomères renforcés au noir de carbone sont fortement conditionnées par leurs populations d’inclusions, qui sont générées par une formulation complexe et les étapes successives du procédé de fabrication (mélangeage, injection et réticulation). L’optimisation de ces propriétés implique d’abord être capable de décrire les caractéristiques statistiques de ces populations d’inclusions en termes de nature, taille, géométrie, orientation et dispersion spatiale. Ensuite, une compréhension fine des mécanismes de ruine est requise afin de définir la criticité des inclusions en terme de tenue mécanique en fonction de leurs caractéristiques, en particulier sous chargement cyclique. Cette étude présente d’abord les outils développés, qui reposent sur une analyse fine de données de micro-tomographies aux rayons X. Les résultats obtenus sur les populations d’inclusions et l’endommagement induit par ces dernières permettent de dégager le potentiel de ces outils et leurs limites actuelles, pour les matériaux considérés. L’existence d’inclusions atypiques, qui n’avaient jusque-là jamais été recensées dans la littérature, a ainsi pu être découverte. Le mécanisme de cavitation apparaît être le plus critique vis-à-vis de la fatigue puisqu’il semble mener à des micro-fissures se propageant dans la matrice. Une comparaison de la criticité des paramètres des inclusions vis-à-vis d’un critère en cavitation est réalisée graçe à une analyse paramétrique par éléments finis. Enfin, des mesures thermographiques à l’échelle des inclusions illustrent les investiguations complémentaires nécessaires à une meilleure compréhension des mécanismes d’endommagement à cette échelle.