Loi physique de comportement des polymères amorphes et

THESE SOUTENUE DEVANT L'INSTITUT NATIONAL DES SCIENCES APPLIQUEES DE LYON
NOM : RINALDI
DATE de SOUTENANCE : 7 juin 2006
Prénoms : Renaud / Georges
TITRE :
Loi physique de comportement des polymères amorphes et intégration dans un code éléments finis
NATURE : Doctorat
Numéro d'ordre : *****
Ecole doctorale : Matériaux de Lyon
Spécialité : Microstructure et comportement mécanique et macroscopique des matériaux – Génie des matériaux
Cote B.I.U. - Lyon : T 50/210/19
/
et
bis
CLASSE :
RESUME :
Les polymères amorphes manifestent un comportement viscoélasto-viscoplastique non linéaire qui dépend fortement
de la température et de la vitesse de déformation. Ce comportement est décrit au moyen du modèle des défauts quasi
ponctuels présentant un fort contenu physique. En effet, ce modèle distingue les parts élastique, viscoélastique et
viscoplastique de la déformation telles qu’elles peuvent être mises en évidence expérimentalement. L’expression des
lois cinétiques relatives au développement des déformations non élastiques repose sur des concepts de mobilité
moléculaire. Le modèle rend compte de manière cohérente de la réponse du matériau, en petites et grandes
déformations, à des sollicitations mécaniques sur une large plage de vitesse de déformation et de température. Conçue
sur la base de ce modèle de mobilité moléculaire, une loi de comportement a été établie sous forme tensorielle et
implémentée dans le code de calcul de structures ABAQUS au moyen d’une routine utilisateur umat.
Un jeu de paramètres matériaux a été déterminé pour le polycarbonate Bisphénol A Lexan. Des essais de traction, de
compression et de torsion ont été réalisés et simulés au moyen de l’outil développé. La validation a porté, d’un point de
vue global, sur la confrontation des réponses calculée et mesurée de la structure en termes de courbes forcedéplacement. A un niveau local, elle a consisté à vérifier l’aptitude de la simulation à rendre compte d’hétérogénéités
de déformation associées à des concentrations de contrainte et au développement d’une déformation en tonneau d’un
plot de compression en présence de frottement au contact. La simulation a également montré l’aptitude du modèle
éléments finis à décrire la propagation de la striction au cours d’un essai de traction.
MOTS-CLES : modèle physique / loi de comportement / polymère amorphe / éléments finis
Laboratoire (s) de recherche : Groupes d’Etudes de Metallurgie Physique et de Physique des Matériaux (GEMPPM)
Directeurs de thèse: Roger Gaertner et Michel Brunet
Président de jury : Christian G’Sell
Composition du jury : N. Billon (rapporteur), N. Boudeau (rapporteur), R. Gaertner, M. Brunet, J.M. Maldjian, E. Sallé
(invitée), L. Chazeau (invité)