Relations structure/propriétés thermomécaniques élongationelles de films polymères thermoplastiques

par Anthony Thevenon

Thèse de doctorat en Physique des matériaux polymères

Sous la direction de René Fulchiron.

Soutenue le 14-02-2012

à Lyon 1 , dans le cadre de Ecole Doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne) .

Le président du jury était Philippe Cassagnau.

Le jury était composé de Roland Séguéla, Éric Genthon.

Les rapporteurs étaient Noëlle Billon, Christophe Derail.


  • Résumé

    Le travail présenté dans ce manuscrit concerne la modélisation du comportementthermomécanique de films thermoplastiques déformés à l’état caoutchoutique. Lamodélisation du comportement des films amorphes isotropes est réalisée sur la base desmodèles de Lodge ou MSF. L’amélioration des prédictions des modèles pour destempératures de déformations proches de la température de transition vitreuse est possible enconsidérant dans le spectre des temps de relaxation des temps courts provenant de la zone detransition vitreuse. La modélisation du comportement de films amorphes anisotropes a étéeffectuée en considérant que l’anisotropie est due à une pré-déformation équivalente lors duprocédé de fabrication.Au cours de cette étude, les relations entre l’orientation de la phase cristalline et les propriétésmécaniques à température ambiante des films semi-cristallins ont été démontrées Au cours dela déformation à l’état caoutchoutique de ces films, la phase cristalline tend à s’orienterparallèlement à la direction de sollicitation par fragmentation des cristaux initiaux. En sebasant sur ces observations expérimentales, la modélisation du comportement mécanique desfilms semi-cristallins est possible en découplant les contributions en contrainte de la phasecristalline et de la phase. La réorientation des cristaux génère un phénomène de durcissementstructural sous contrainte qui peut être prédit par le modèle.

  • Titre traduit

    Relationship structure/ elongational thermomechanical behavior of thermoplastic polymer films


  • Résumé

    The work presented in this manuscript is devoted to the modeling of the thermomechanicalbehavior of polymer films deformed at the rubbery state. The modeling of the isotropicamorphous films is realized using the Lodge and the MSF models. For deformations appliednear the glass transition temperature, the predictions of these models are improved byincluding relaxation times coming from the glass transition domain in the spectra. Forpre-oriented amorphous films, the anisotropy is modeled by considering that it is due to aprevious equivalent deformation during the fabrication process.The relationship between the crystalline phase and the mechanical behavior at roomtemperature for the semi-crystalline films is established. During the deformation at therubbery sate of the semi-crystalline films, a reorientation of the crystalline phase occurs alongthe stretching direction. Based on the experimental observations, a semi-empirical model isdeveloped in order to describe the mechanical behavior of the semi-crystalline films. In thismodel, the contributions of both phases, amorphous and crystalline are separated. Thereorientation of the crystalline phase leads to a strain hardening stage which could bepredicted by the model


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