Couplage thermomécanique appliqué au procédé d'injection. Prise en compte de la cristallisation

par Mikaël Gueguen

Thèse de doctorat en Génie mécanique et matériaux

Sous la direction de Gérard Rio.

Soutenue en 2005

à Lorient .


  • Résumé

    L'objet de l'étude est la simulation du couplage thermomécanique lors du procédé d'injection des polymères thermoplastiques. Nous nous intéressons plus particulièrement aux phases de compactage/refroidissement du procédé. Nous mettons en place les équations du couplage thermomécanique que nous introduisons dans un code de calcul éléments finis. Notre modélisation tridimensionnelle fait intervenir plusieurs lois de comportement, en particulier une loi hypoélastique thermodépendante. Nous prenons en compte la loi de tait pour le calcul du coefficient de dilatation et du coefficient de compressibilité du polymère, amorphe ou semi-cristallin. Nous introduisons par ailleurs le concept de pression figée permettant de modéliser le comportement du matériau et l'établissement des contraintes pendant la phase de compactage. La modélisation prend en compte des conditions limites thermiques dépendantes d'une résistance de contact fonction du déplacement, ceci afin de modéliser le décollement du polymère lors du compactage. Nous confrontons nos résultats issus de la modélisation ˆ des essais expérimentaux mesurant le refroidissement de l'échantillon. Dans un second temps, nous prenons en compte le changement de phase. Une étude est effectuée sur différents algorithmes pour modéliser correctement le phénomène de changement de phase, en les comparant avec la solution analytique du problème de stefan. Nous retenons l'algorithme du terme source pour prendre en compte la cristallisation de polymères semi-cristallins. La cristallisation implantée dans le couplage utilise la cinétique anisotherme de nakamura dépendante à la pression

  • Titre traduit

    Thermomechanical coupling with cristallization applied to injection process


  • Résumé

    This study deals with the simulation of thermomechanical coupling applied to injection process. In this work, we focus on packing/cooling step. We use the finite element method to describe the thermomechanical coupling. Our tridimensionnal modelling use several law behaviour for the mechanical part, in particular a thermodependant hypoelastic law. The tait law determine the dilatation and compressibility coefficient of the polymer, semi-cristalline or amorphous. We introduce the frozen-in pressure, added to the thermal shrinkage, allowing to model the behaviour of the polymer and the creation of the residual stresses during the packing and the cooling step. The thermal boundary conditions depends of the shrinkage occuring during the process. We compare the model to experimental results of the cooling of injected sample. In a second time, we take into account the phase change phenomena. A study is done between different algorithms to modelling the phase change. We compare these algorithms with the analytical solution of stefan's problem. We retain the fictitious source term method to modelling the cristallization of semi-cristalline polymers. We use the non-isothermal nakamura kinetics, including a dependancy to the pressure.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (VIII-220 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.199-211

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  • Bibliothèque : Université de Bretagne-Sud (Lorient). Bibliothèque universitaire.
  • Disponible pour le PEB
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