Mécanisme de rupture par fatigue multiaxiale et méthode de prédiction de la durée de vie des matériaux élastomères

Multiaxial Fatigue Failure Mechanism and Life Prediction Method of Elastomer Materials

• Auteur / Autrice : Hao Kong
• Direction : Isabelle Royaud, Fanzhu Li
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences des Matériaux
• Date : Inscription en doctorat le 16/04/2025
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : C2MP - CHIMIE MECANIQUE MATERIAUX PHYSIQUE
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : IJL - INSTITUT JEAN LAMOUR

Mots clés

Mots clés libres

Composites en caoutchouc

Mécanismes de fatigue

Durée de vie en fatigue

Rubber composites

Fatigue mechanisms

Fatigue life

Résumé

Cette étude se concentre sur le mécanisme d'endommagement des matériaux en caoutchouc dans des environnements de fatigue multiaxiale et sur les méthodes de prévision de leur durée de vie. Les matériaux en caoutchouc sont largement utilisés dans plusieurs applications, et leur résistance à la fatigue affecte directement leur fiabilité et leur durée de vie. Cependant, les méthodes d'analyse de la fatigue existantes se concentrent principalement sur la fatigue uniaxiale, alors que dans les applications pratiques d'ingénierie, les matériaux en caoutchouc sont souvent confrontés à des états de contrainte multiaxiale complexes, ce qui rend le comportement à la fatigue plus complexe et difficile à prédire. Par conséquent, cette étude explorera les micro et macro-comportements pendant la fatigue multiaxiale et révélera le mécanisme de fatigue des matériaux en caoutchouc dans des conditions de contrainte complexes grâce à une approche interdisciplinaire combinant des expériences, des simulations numériques et l'apprentissage automatique. En complétant le modèle multi-échelle par des données expérimentales, cette étude vise à développer une nouvelle méthode de prédiction de la durée de vie en fatigue des matériaux en caoutchouc, à fournir des modèles de prédiction plus précis et plus fiables, et à apporter un soutien théorique et une garantie technique à la conception et à l'optimisation des matériaux en caoutchouc et à leur application dans l'ingénierie. Les résultats de la recherche devraient fournir des solutions efficaces pour améliorer la résistance à la fatigue des matériaux en caoutchouc et prolonger leur durée de vie.

This study will focus on the damage mechanism of rubber materials in multi-axial fatigue environments and their life prediction methods. Rubber materials are widely used in several applications, and their fatigue resistance directly affects their reliability and service life. However, existing fatigue analysis methods mainly focus on uniaxial fatigue, whereas in practical engineering applications, rubber materials often face complex multiaxial stress states, which makes the fatigue behavior more complex and difficult to predict. Therefore, this study will explore the micro- and macro-behavior during multiaxial fatigue and reveal the fatigue mechanism of rubber materials under complex stress conditions through an interdisciplinary approach combining experiments, numerical simulations and machine learning. By complementing the multi-scale model with experimental data, this study aims to develop a new fatigue life prediction method for rubber materials, provide more accurate and reliable prediction models, and provide theoretical support and technical guarantee for the design and optimization of rubber materials and their application in engineering. The research results are expected to provide effective solutions for improving the fatigue resistance of rubber materials and extending their service life.