Étude expérimentale et numérique du comportement thermomécanique de thermoplastiques en PS et en PET dans le procédé de thermoformage assisté par poinçon

Experimental and numerical study of the thermomechanical behavior of PS and PET thermoplastics in the plug assisted thermoforming process

• Auteur / Autrice : Oualid Atmani
• Direction : Boussad Abbes, Yu Ming Li
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux, mécanique, structures
• Date : Soutenance le 24/04/2020
• Etablissement(s) : Reims
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques Physique Sciences du Numérique et de l'Ingénieur (Reims ; 2018-)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Thermique, Mécanique, Matériaux (ITheMM) - EA 7548
• Jury : Président / Présidente : Hakim Naceur
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Boussad Abbes, Lucien Laiarinandrasana, Abdelaziz Lallam, Fazilay Laraba Abbes, Yuming Li
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Lucien Laiarinandrasana, Abdelaziz Lallam

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polyéthylène térephtalate

Travail à chaud

Polystyrène

Matières plastiques -- Thermoformage

Mots clés libres

Méthode des éléments finis

Thermoformage

Thermo-Viscoplastique

Frottement

Finite element method

Thermoforming

Thermo-Viscoplastic

Friction

Résumé

Cette thèse concerne l’étude expérimentale et numérique du procédé de thermoformage assisté par poinçon du polystyrène-compact, du polystyrène allégé et du polyéthylène téréphtalate. Les propriétés thermomécaniques de ces trois polymères ont été caractérisées à différentes températures et vitesses de déformation à l’aide notamment d’essais de poinçonnement. Afin d’étudier l’influence de différents paramètres dans les conditions réelles du thermoformage assisté par poinçon, nous avons réalisé des essais de poinçonnement à différentes températures et vitesses de poinçonnement à l’aide de poinçons de différentes natures. Afin de décrire le comportement rhéologique de nos polymères, nous avons proposé un modèle de comportement thermo-élasto-viscoplastique, que nous avons implémenté dans le logiciel Abaqus. Un modèle de frottement thermo-dépendant a également été proposé et implémenté dans le logiciel Abaqus. Les paramètres des modèles proposés ont été identifiés par la méthode d’analyse inverse dans les conditions réelles du thermoformage assisté par poinçon sur les tests de poinçonnement. La validation des modèles proposés a été réalisée sur des tests de poinçonnement. Nous avons également validé nos modèles numériques sur le thermoformage assisté par poinçon d’un pot de yaourt (un poinçonnement suivi d’un soufflage).

This thesis concerns the experimental and numerical study of the plug-assisted thermoforming process of high impact polystyrene, foam polystyrene and polyethylene terephthalate. The thermomechanical properties of these three polymers were characterized at different temperatures and deformation rates using plugging tests. In order to study the influence of different parameters in the real conditions of plug- assisted thermoforming, we carried out plugging tests at different temperatures and plugging speeds using different types of plugs. In order to describe the rheological behavior of our polymers, we proposed a thermo-elastic-viscoplastic behavior model, which we have implemented in the Abaqus software. A thermo-dependent friction model was also proposed and implemented in the Abaqus software. The parameters of the proposed models were identified by the inverse analysis method in the real conditions of plug-assisted thermoforming using the plugging tests. The proposed models were validated with plugging tests. We also validated our numerical models on plug-assisted thermoforming of yogurt pot (plugging followed by blowing).