Modélisation du comportement des matériaux amorphes utilisés dans les joints collés en milieu humide : étude des couplages entre la thermique la mécanique et la diffusion de l'eau

Modelling of behaviour of the amorphous materials used in bonded joints in humid environment : study of couplings between thermics, mechanics and water diffusion

• Auteur / Autrice : Claudine Valançon
• Direction : Jean-Claude Grandidier, Annette Roy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des solides, des matériaux, des structures et des surfaces
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Poitiers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur et aéronautique (Poitiers1992-2008)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique (Chasseneuil-du-Poitou, Vienne1986-....) - Université de Poitiers. UFR des sciences fondamentales et appliquées

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transition vitreuse

Polymères amorphes

Viscoélasticité

Relaxation, Phénomènes de

Résumé

Un modèle thermo-diffuso-mécanique est proposé afin de prédire le comportement mécanique des joints de colle soumis à un environnement humide. Le polymère qui absorbe l'eau est représenté comme un mélange homogène de ces deux espèces. Les colles structurales sont utilisées à des températures avoisinant leur Tg où les variations de température ou d'humidité génèrent de la relaxation structurale. Des variables internes sont introduites permettant ainsi de traduire les écarts de volume à l'équilibre. Le caractère viscoélastique des polymères amorphes est géré par une fonction de décalage dépendante de l'histoire en terme de variation de volume, de température et de concentration en eau. Les effets volumique et déviatorique sont séparés et permettent de coupler l'évolution de l'eau au sein de la matière et l'état de déformation de l'adhésif. Des simulations numériques sur la relaxation structurale sont réalisées et comparées aux résultats de la littérature.

A thermo-diffuso-mechanical model is proposed in order to predict mechanical behaviour of bonded joints submitted to humid environment. Polymer which absorbs water is represented as a homogeneous mixture of these two species. Structural adhesives are used at temperatures neighbouring Tg where the variations of temperature or of humidity generate structural relaxation. Internal variables are introduced permitting thus to quantify the departure from equilibrium. The viscoelastic character of amorphous polymers is realised through a shift function depending on the history in terms of volume strain, temperature and water concentration. The volume and deviatoric effects are separated and permit to couple the water evolution within the matter to the strain state of the adhesive. Some numerical simulations on the structural relaxation are realised and compared to literature data.