Etude expérimentale et numérique du comportement mécanique de la mousse PVC sous chargement monotone et cyclique

Experimental and numerical study of the mechanical behavior of PVC foam under monotonic and cyclic loads

• Auteur / Autrice : Karim Mahrsi
• Direction : Jamal Fajoui, Pascal Casari, Mohamed Kchaou
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie mécanique
• Date : Soutenance le 07/05/2021
• Etablissement(s) : Nantes en cotutelle avec École nationale d'ingénieurs de Sfax (Tunisie)
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de l'ingénierie et des systèmes (Nantes Université)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Equipe Etat Mécanique et Microstructure (Saint-Nazaire)
• Jury : Président / Présidente : Slim Bouaziz
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Xiao-Jing Gong
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Mohamed Haboussi, Wacef Ben Salem

Mots clés

Mots clés contrôlés

Thermoélasticité

Matériaux -- Fatigue

Détecteurs à fibres optiques

Mots clés libres

ASTM

Résumé

La maîtrise des propriétés des constituants des structures sandwich, en particulier leurs âmes, est au cœur de toute approche d’innovation pour ce type de composite. Cependant, la faible connaissance de leur comportement sous une sollicitation monotone et en fatigue a freiné leur développe ment. Ce travail s'articule autour de l’étude de la mousse PVC, matériau d’âme fréquemment utilisée dans diverses applications d’ingénierie. Le travail débute par une étude du comportement en flexion de la mousse moyennant la technologie de fibre optique distribuée (OBR) afin de mieux caractériser la déformation du matériau en surface et au cœur. Le matériau est ensuite caractérisé en fatigue de cisaillement au moyen d’un nouveau montage d’essai spécifiquement développé afin de limiter la concentration des contraintes aux bords remarqués sur l’essai de la norme en vigueur. Enfin, un modèle éléments finis permettant de décrire le comportement thermoviscoélastique de la mousse est développé avec une approche basée sur les paramètres thermoviscoélastiques identifiés par un essai de DMA (dynamic mechanical analysis). Le modèle est validé par corrélation avec nos résultats expérimentaux et comparaison avec d’autres obtenus au sein notre équipe.

Mastering the properties of the constituents of sandwich structures, in particular their cores, is at the heart of any innovation approach for this type of composite. However, poor knowledge of their behavior under monotonous and fatigue solicitations has hampered their development. This work revolves around the study of PVC foam, a core material frequently used in various engineering applications. The work begins with a study of the foam bending behavior, using distributed optical fiber (OBR) technology in order to better characterize the deformation of the material at the surface and at the core. The material is then characterized in shear fatigue by means of a new test set-up, specifically developed in order to limit the stress concentration at the edges noted on the test of ASTM standard. Finally, a finite element model making it possible to describe the thermo-viscoelastic behavior of the foam is developed with an approach based on the thermo-viscoelastic parameters identified by a DMA test (dynamic mechanical analysis). The model is validated by correlation with our experimental results and comparison with others obtained within our team.