Simulation du comportement d'un polymère par un modèle d'hyper-visco-hystérésis : application à trois nuances de polypropylène

Simulation of polymer behavior using an hyper-visco-hysteresis model : application for three polypropylene grades

• Auteur / Autrice : Montassar Zrida
• Direction : Gérard Rio
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Lorient
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Santé, information-communication et mathématiques, matière (Brest, Finistère)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université européenne de Bretagne (2007-2016)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polypropylène

Propriétés mécaniques

Modèles mathématiques

Polymères cristallins

Mots clés libres

Modèle Hyper-Visco-Hystérésis

Comportement statique

Comportement en dynamique rapide

Résumé

Ce travail est consacré à l'étude expérimentale et numérique du comportement mécanique des matériaux polymères semi-cristallins, en l'occurrence le polypropylène. Ces matériaux sont souvent destinés aux pièces de sécurité dans le domaine de l'automobile. Ils ont l'avantage d'être peu onéreux et d'avoir une bonne résistance aux chocs. Ils présentent également l'avantage d'être recyclables. L'étude porte sur le comportement mécanique en statique et en dynamique rapide de trois nuances de polypropylène. Le but est d'identifier un modèle de comportement original de type Hyper- Visco-Hystérésis. Ce modèle, déjà utilisé sur les alliages à mémoire de forme, les aciers et les élastomères doit être adapté pour les polymères semi-cristallins. Il intègre de manière additive des contributions en contraintes de type hyper-élastique, visqueuse, et hystérétique. Des essais quasi-statiques (traction, relaxation, cyclique, torsion) et dynamiques rapides (essais de traction pour des vitesses de déformation de l'ordre de 200 's-l) ont été effectués pour constituer une base de données expérimentale. Cette base de données nous a permis ensuite d'identifier les différents paramètres du modèle de comportement en tenant compte de tous les types de sollicitations mis en place (statique ou dynamique) en regard des propriétés physico-chimiques du matériau. Une fois ce comportement connu, des simulations d'essais de torsion et de traction rapide, effectuées sur le code par éléments finis en grandes transformations (HEREZH++), ont permis de montrer la validité du modèle de comportement.

This work is devoted to experimental and numerical study of the mechanical behavior of semi-crystalline polymers materials, in this case polypropylene. These materials are intended for automotive security parts. They have the advantage of being inexp'ènsive and have good resistance to shocks. They also have the advantage of being recyclable. The study focuses on the mechanical behavior in static and rapid dynamic ofthree polypropylene grades, The aim is to identify an original Hyper-Visco-Hysteresis mode!. This model, already used on shape memory alloys, steel and rubber should be suitable for semi-crystalline polymers. It includes the additive stress contributions type hyper-elastic, viscous and hysteretic. Quasi-static tests (simple tensile, relaxation, cyclic, torsion) and rapid dynamic tests (tensile test for high strain rate in order of200s-1) have been made to pro vide anexperimental database. This database allowed us then to identify the parameters of the model behavior, taking into account ail the established loading paths (static or dynamic) in terms ofphysico-chemical properties of the materia!. Once this behavior known, torsion and rapid tensile tests simulations, performed on the finite clement software in large transformations(HEREZH++), have shown the validity of the model behavior.