Evaluation des propriétés mécaniques et de l’endommagement de polyéthylènes soumis à des sollicitations oligo-cycliques en relation avec leurs microstructures

Evaluation of the mechanical properties and of the damage of polyethylenes subjected to oligo-cyclic stresses in relation to their microstructures

• Auteur / Autrice : Hang Guo
• Direction : Olivier Lame
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux
• Date : Soutenance le 25/03/2021
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Institut national des sciences appliquées (Lyon ; 1957-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : MATEIS - Matériaux : Ingénierie et Science (Rhône) - Matériaux- ingénierie et science [Villeurbanne] / MATEIS
• Jury : Président / Présidente : Valérie Gaucher
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Olivier Lame, Valérie Gaucher, Sabine Cantournet, Lucien Laiarinandrasana, Morgane Broudin, Leon Govaert, Renaud Rinaldi
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Sabine Cantournet, Lucien Laiarinandrasana

Mots clés

Mots clés contrôlés

Propriétés mécaniques

Cristallisation

Microstructure (physique)

Polyéthylène

Composites polymères

Mots clés libres

Matériaux

Copolymère

Polyéthylène haute densité

Pehd

Endommagement

Impact sur les propriétés mécaniques

Impact microstructure

Comportement mécanique

Sollicitation mécanique

Evolution morphologie

Caractérisation microstructurale

Caractérisation mécanique

Cristallisation

Sollicitation sismique

Materials

Copolymer

High density polyethylene

Pehd

Damage

Impact on mechanical property

Microstructure impact

Mechanical behavior

Mechanical straining

Morphological evolution

Microstructural characterization

Mechanical characterization

Crystallization behavior

Seismic stress

Résumé

En tant que représentant de la polyoléfine, le polyéthylène (PE) est l'un des thermoplastiques les plus populaires appliqués dans divers domaines industriels en raison de sa excellente performance mécanique. En particulier, en tant que matériau utilisé dans les systèmes de tuyauterie, le polyéthylène haute densité (PEHD) présente une grande résistance sismique. En général, les essais oligo-cycliques consistant en un processus de chargement-déchargement répété et plastique, sont mis en place pour simuler des événements sismiques, et ainsi étudier les performances sismiques du matériau. Les performances mécaniques sont fortement liées à la microstructure et à la morphologie du PE. Cette recherche vise à étudier les origines de la bonne résistance sismique des matériaux PEHD, les points d'investigation suivants sont principalement concernés: 1) les évolutions mécaniques et microstructurales y compris l'endommagement lors de la déformation oligo-cyclique. Et la corrélation macro-micro. 2) L'influence de la microstructure et de la morphologie du PEHD vierge sur les réponses mécaniques et les évolutions de la microstructure lors des essais oligo-cycliques. 3) Les différences de comportements mécaniques et de micro-mécanismes associés entre les matériaux d'origine et préchargés.

As a representative of polyolefin, polyethylene (PE) is one of the most popular thermoplastics applied in various industrial domains due to its excellent mechanical performance. Particularly, as a material used in piping systems, high-density polyethylene (HDPE) shows a great seismic resistance. Generally, oligo-cyclic tests consisting of repeated and plastic loading-unloading process, are set to simulate seismic events, thus investigate the seismic performance of the material. The mechanical performances are greatly related to the microstructure and morphology of PE. This thesis aims to study the origins of the good seismic resistance of HDPE materials, the following points of investigation are mainly concerned: 1) the mechanical and microstructure evolutions including damage along with the oligo-cyclic deformation. And the macro-micro correlation. 2) The influence of pristine HDPE microstructure and morphology on the mechanical responses and associated microstructure evolutions during oligo-cyclic tests. 3)The differences of mechanical behaviors and associated micro-mechanisms between the original and pre-loaded materials.