Loi physique de comportement des polymères amorphes et intégration dans un code éléments finis

par Renaud Rinaldi

Thèse de doctorat en Génie des matériaux

Sous la direction de Roger Gaertner et de Michel Brunet.


  • Résumé

    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 expe��rimentalement. 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 force-déplacement. 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

  • Titre traduit

    Constitutive model for amorphous polymers based on the quasi point defect theory and its implementation in a finite element program


  • Résumé

    A set of physical based constitutive equations is developed for amorphous polymeric materials based on molecular mobility concepts. The proposed model allows a coherent description of the non linear viscoelasto-viscoplastic behavior from small to large strains area. A set of material parameters were depicted for the bisphenol a polycarbonate from lexan. The constitutive equation is implemented in the finite element package Abaqus, consisting in the writing of a umat file. The whole mechanical response under various solicitation conditions was evaluated from the load displacement curve and correctly described by the model. Localization phenomena resulting in strain heterogeneity are also well predicted by the calculations.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (187 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 173-187

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  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(3087)
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