Caractérisation et modélisation du comportement à la déchirure de

Thèse CIFRE Michelin
Caractérisation et modélisation du comportement à la déchirure de
matériaux élastomères endommagés par chargements multiaxiaux.
Contexte :
Les matériaux élastomères représentent l’un des constituants principaux des pneumatiques. La tenue et
la durabilité des pneumatiques sont liées à la résistance mécanique des élastomères, en particulier au
niveau de la bande de roulement. Parmi l’ensemble des pneumatiques, certains subissent des
sollicitations extrêmes induisant de très grandes déformations. Pour ces pneumatiques, utilisés par
exemple en génie civil et/ou en aéronautique l’historique de chargement a une incidence certaine sur
leur comportement et leur tenue en fatigue.
Des travaux récents, menés en collaboration entre le LML de ECLille, le PIMM de l’ENSAM Paris et
Michelin ont permis de mieux définir des conditions expérimentales permettant de caractériser
finement le comportement en déchirure de matériaux pré-endommagés en grandes déformations sous
sollicitations cycliques. Un effort tout particulier a été réalisé afin de mieux mettre en évidence
l’incidence d’un pré-chargement uniaxial et de l’endommagement induit, mieux connu sous le nom de
l’effet Mullins, sur la tenue à la déchirure. Lors de cette étude, des résultats originaux ont été obtenus
sur l’incidence de l’anisotropie induite par pré-chargement sur la rupture d’élastomères cristallisable
ou non-cristallisable.
Objectif de la thèse :
L’endommagement de type effet Mullins est directionnel et dépend de l’intensité de la pré-charge.
Afin d’identifier de manière découplée les effets directionnels des effets d’intensité de chargement, il
convient de mettre en œuvre des essais de préchargements multiaxiaux proportionnels, ou non. La
mise en œuvre de moyens expérimentaux, permettra ainsi d’étudier non seulement les effets matériaux
mais également les conditions de chargements (aspects directionnelles et d'intensité) de sorte à
pouvoir, par la suite, proposer des critères pertinents d’activation de la déchirure sous sollicitation
quelconque.
L’objectif de la thèse proposée est de mettre en œuvre un protocole expérimental sur des moyens
multiaxiaux en grandes transformations, existants, afin de caractériser le comportement en déchirure
uni axiale de matériaux élastomères pré-chargés en traction, compression ou multi-axialement et de
proposer un critère de déchirure, physiquement fondé et numériquement stable, basé d’une part sur des
données expérimentales fiables et d’autre part sur un plan matériau diversifié incluant des matériaux
de synthèses et des caoutchoucs naturels.
Déroulement :
Pour atteindre ces objectifs, la thèse proposée se déroulera dans le cadre d’un partenariat entre la
Manufacture Française des Pneumatiques MICHELIN, le Laboratoire de Mécanique de Lille (LML,
UMR CNRS 8107) et le Laboratoire de Procédés et Ingénierie en Mécanique et Matériaux (PIMM,
UMR CNRS 8006). Le travail proposé se décomposera en trois grands items qui interagiront dans un
processus itératifs:
-
Mise en place d’un protocole de préchargements multiaxiaux contrôlés et
caractérisation de la déchirure
Définition d’un critère de déchirure appréhendant les conditions de préchargement, les
caractéristiques matériaux et l’incidence de la cristallisation sous contrainte
Implantation du critère dans un code de calcul et dialogue essai/modèle
Le travail se déroulera principalement au LML (ECLille). Des missions sont à prévoir sur le site de
l’ENSAM et au centre de recherche MICHELIN de Ladoux.
Candidat :
Le candidat devra avoir de bonnes compétences en mécanique et matériaux. Il devra aussi faire preuve
d’une bonne autonomie, d’une bonne capacité de dialogue et de gestion de projet. Il devra avoir un
goût prononcé pour le numérique tout en étant capable de conduire des campagnes expérimentales.
Responsable LML : Mathias Brieu ([email protected]), Responsable PIMM : Julie
Diani
([email protected]),
Responsable
Michelin :
Pierre
Zerlauth
([email protected]),