Compréhension des mécanismes physiques de fatigue dans le polyamide vierge et renforcé de fibres de verre

par Elodie Seignobos

Thèse de doctorat en Matériaux

Sous la direction de Didier Long.

Soutenue en 2009

à Lyon, INSA .


  • Résumé

    Les polyamides renforcés de fibres de verre sont utilisés dans l’automobile pour leur légèreté vis-à-vis du métal à rigidités équivalentes. Pour évaluer leur durabilité à différentes températures nous avons construit des courbes de Wöhler. Nous proposons un critère d’endommagement basé sur la déformation élastique et proposons ainsi de normaliser les courbes de Wöhler par le module initial du matériau à sa température de fonctionnement. La courbe maîtresse obtenue permet de prédire la durabilité en fatigue du matériau pour une large gamme de contraintes et températures. Nous proposons un scénario d’endommagement en fatigue en trois étapes. Pendant une brève étape le matériau s’échauffe et l’endommagement est négligeable. La seconde étape est caractérisée par une température du matériau constante et une évolution linéaire de la raideur apparente (appelée module dynamique en fatigue) et de la déformation en fonction du logarithme du nombre de cycles. Au cours de la troisième étape la rigidité chute brutalement jusqu’à rupture. Nous montrons que la durée de vie est contrôlée par la durée de la seconde étape au cours de laquelle le module du matériau décroît linéairement avec le logarithme du temps. Nous avons réalisé des caractérisations par microscopie électronique et par diffusion des rayons X et diffusion de neutrons pour étudier l’endommagement depuis l’échelle nanométrique jusqu’à l’échelle micronique de la microstructure semicristalline du polyamide renforcé de fibres de verre et de la matrice polyamide en tant que référence. Ces caractérisations nous permettent d’expliciter les mécanismes liés à la seconde étape d’endommagement. Nous mettons en évidence la nucléation de domaines de faible densité dans la matrice polyamide à une échelle nanométrique, et l’augmentation du nombre et de la taille de ces domaines jusqu’à la formation de craquelures. La distribution de taille, la densité et le facteur de forme de ces cavités ont été quantifiés. Nous proposons enfin un modèle physique de nucléation des cavités basé sur l’existence d’une distribution d’intensités des déformations locales. L’énergie d’activation du processus de nucléation des cavités a été déterminée. Ce modèle permet d’expliquer l’évolution logarithmique des propriétés macroscopiques du polyamide vierge et renforcé au cours de la fatigue. Les résultats de cette thèse ouvrent la voie vers une meilleure prédiction de la durée de vie en fatigue d’une part, et vers une augmentation de la durée de vie du matériau grâce à des formulations innovantes de la matrice d’autre part.


  • Pas de résumé disponible.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (219 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 211-219

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque :
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(3441)
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.