Mod?le visco?lastique-viscoplastique coupl? avec endommagement pour les mat?riaux polym?res semi-cristallins

par Romain Balieu

Thèse de doctorat en M?canique

Sous la direction de Gabriel J. Lauro.


  • Résumé

    Les mat?riaux polym?res sont largement utilis?s pour des applications structurelles dans le secteur automobile et leurs comportements complexes n?cessitent des mod?les pr?cis pour la simulation ?l?ments finis. Les polym?res poss?dent un comportement d?pendant du temps et de la vitesse. La d?pendance ? la vitesse peut ?tre observ?e par un accroissement de la rigidit? et de la limite ?lastique en fonction de la vitesse de d?formation. Le long temps n?cessaire pour retrouver des contraintes nulles apr?s sollicitation du mat?riau met en ?vidence la d?pendance du temps sur le comportement. De plus, particuli?rement pour les polym?res charg?s, le ph?nom?ne de cavitation se traduisant par la cr?ation et la croissance de micro-cavit?s et de microfissures conduit ? un changement de volume durant la d?formation. Dans ce travail, un mod?le de comportement est d?velopp? pour un polym?re semi-cristallin charg? de talc utilis? dans l?industrie automobile. Un mod?le constitutif visco?lastique-viscoplastique non-associatif avec endommagement non-local est propos? dans le but de simuler les ph?nom?nes observ?s exp?rimentalement. Dans le mod?le d?velopp?, une surface de charge non sym?trique est utilis?e pour prendre en compte la pression hydrostatique. La viscoplasticit? non-associative coupl?e avec l?endommagement conduit aux d?formations viscoplastiques non-isochoriques caract?ris?es exp?rimentalement. Les param?tres du mod?le proviennent d?essais exp?rimentaux r?alis?s sous diff?rentes conditions et `a diff?rentes vitesses de d?formation. Pour ces essais, plusieurs techniques de mesure, telles que la corr?lation d?images et l?extensommetrie optique sont utilis?es pour les mesures de champs de d?placements. La bonne corr?lation entre les donn?es exp?rimentales et les simulations num?riques mettent en ?vidence la pr?cision du mod?le d?velopp? afin de mod?liser le comportement des mat?riaux polym?res semi-cristallins.


  • Résumé

    Polymer materials are widely used for structural applications in the automotive sector and their behaviours are complex and require accurate models for finite element simulations. Polymer materials exhibit rate and time dependent behaviours. The rate dependency can be observed by an increase of the stiffness and the yield stress at increasing strain rate. The long time to recover the zero stress after solicitation of the material highlight the time dependent behaviour. Furthermore, particularly for filled polymers, the cavitation phenomenon cause the creation and growth of micro-voids and microcracks called damage and leads to volume change during the deformation. In this work, a behaviourmodel for mineral filled semi-crystalline polymer used in automotive industry is developed. A constitutive viscoelastic-viscoplastic non-associated model coupled with nonlocal damage is proposed in order to simulate the phenomena observed experimentally. In the constitutive model, a non symmetric yield surface is used to take the hydrostatic pressure into account. The non associated viscoplasticity coupled with damage leads to the non-isochoric viscoplastic deformation characterised experimentally. The material parameters arise from experimental tests carried out under various loadings and strain rates. For these experimental tests, different measurement techniques like Digital Image Correlation and optical extensometry are used for the displacements and the strain field measurements. The good agreement between the experimental data and the numerical simulations highlights the accuracy of the developed model for polymer modelling.


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