Modélisation micromécanique et caractérisation expérimentale du comportement des matériaux hétérogènes élastoviscoplastiques : application à la valorisation des polymères recyclés

par Mamadou Coulibaly

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Hafid Sabar.

Soutenue en 2008

à Metz .


  • Résumé

    Ce travail consiste à étudier le comportement mécanique des mélanges hétérogènes élastoviscoplastiques dans le but d une valorisation des matières plastiques recyclées. Par conséquent, notre étude porte sur l effet de la présence d impuretés ou de renforts sur le comportement mécanique des thermoplastiques de grande diffusion. Pour cela, une modélisation basée sur une approche micromécanique est menée sur ce type de matériaux. Toutefois, la complexité du comportement élastoviscoplastique qui est à l origine du caractère héréditaire du matériau et induit un couplage espace/temps, se traduit par la présence d interactions mécaniques différées que la transition d échelle doit s attacher à prendre en compte. Face à la lourdeur des approches de type héréditaire, on privilégie les approches à variables internes pour leur simplicité numérique. Dans ce cadre, ce travail a pour but de proposer une approche générale du problème de la transition d échelle. Il repose sur une nouvelle formulation intégrale du problème élémentaire d Eshelby. L étape d homogénéisation est ensuite effectuée suivant deux méthodes¡: l estimation de Mori-Tanaka et l approximation autocohérente. Les résultats obtenus sont présentés et comparés avec ceux d autres modèles et avec des résultats expérimentaux. Dans le cadre de la viscoélasticité linéaire, le modèle mis en œuvre dans cette étude conduit à la solution exacte se référant au modèle héréditaire de Rougier (transformée de Laplace-Carson). Dans domaine viscoélastique non-linéaire, et dans le but d une application au recyclage, une série d essais expérimentaux a été réalisée sur du polypropylène chargé de talc.

  • Titre traduit

    Micromechanical modelling and experimental characterization of elastoviscioplastic behaviour of heterogeneous materials : application to the valorization for recycled polymers


  • Résumé

    This work relates to the modelling of mechanical behavior of elastoviscoplastic heterogeneous composites with the aim of an application to recycled polymers. Therefore, our study investigates the effect of the presence of impurities or strengthening agents on the mechanical behaviour of widely distributed thermoplastic polymers. In this way, a model based on a micromechanical approach is carried out on such materials. However, the complexity of elastoviscoplastic behaviour, that involves the hereditary type of material and induces a space/time coupling, is due to the presence of delayed mechanical interactions that scale transition should try to take into account. Considering the complexity of numerical implementation in hereditary approaches, internal variables approaches are privileged for their numerical simplicity. Within this framework, this development is intended to provide a general approach to the problem of scale transition. It relies on a new integral formulation of Eshelby inclusion problem. Then homogenization stage is carried out according to two methods : Mori-Tanaka estimate and self-consistent scheme. The results are presented and compared with those of other models and experimental results. The application to the case of linear viscoelasticity, the model used in this study led to the exact solution referring to Rougier hereditary model (Laplace-Carson Transform). In the non linear viscoelastic area, and with the aim of an application for recycling, a series of trials was conducted on polypropylene charged with talc.

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