Verre feuilleté : rupture dynamique d'adhésion

par Paul Elzière

Thèse de doctorat en Physico-Chimie des Polymères

Soutenue le 29-09-2016

à Paris 6 , dans le cadre de École doctorale Physique et chimie des matériaux (Paris) , en partenariat avec Laboratoire de Physico-Chimie des Polymères et des Milieux Dispersés (laboratoire) .

Le jury était composé de Liliane Leger, Thomas Pardoen, Corrado Maurini, Raphaël Estevez, Sylvie Castagnet.


  • Résumé

    Il y a plus d'un siècle, les verres feuilletés ont été découverts. Ces structures sont formées d'un intercalaire polymère pris entre deux plis de verre. Cet intercalaire améliore considérablement les performances à l'impact de l'assemblage. Lorsque le verre se brise, la délamination et l'étirement de l'intercalaire dissipent une grande quantité d'énergie. Les personnes sont protégées de l'objet impactant qui ne traverse pas le verre et des projections potentiellement dangereuses. Nous avons identifié et caractérisé les mécanismes de dissipation d'énergie associés au décollement de l'intercalaire et à l'étirement qui s'en suit. Des tests de traction uniaxiale et des mesures de biréfringence ont permis de relier le comportement de l'intercalaire à sa structure chimique. Les différents mécanismes dissipatifs du comportement de ce polymère ont été identifiés et décris dans un modèle rhéologique. Nous avons utilisé une expérience modèle afin d'établir les sollicitations subies par l'intercalaire lors de sa délamination du verre. Cette expérience consiste en un essai de traction uniaxiale sur un verre feuilleté pré-entaillé. Nous avons montré l'existence d'un régime de délamination stationnaire dans une gamme limitée de température et de vitesse de déplacement imposée. Dans ces conditions stationnaires, nous avons identifié deux zones de dissipation d'énergie. La corrélation digitale d'image a permis de quantifier la dynamique de déformation de l'intercalaire en aval du front et d'expliquer la grande quantité d'énergie dissipée. Enfin un modèle éléments finis a confirmé les observations expérimentales et permis d'explorer le voisinage du front de délamination.

  • Titre traduit

    Laminated glass : dynamic rupture of adhesion


  • Résumé

    Laminated glass has been discovered more than a century ago. It is composed of a polymeric interlayer sandwiched in-between two glass plies. This interlayer dramatically enhances the performance during impact. Even if the glass breaks, partial delamination and stretching of the interlayer will dissipate a large amount of energy. This dissipation will protect people from the impacting object while the glass splinters will stick on the interlayer, preventing harmful projections. I have identified and characterized the dissipation mechanisms associated with the interlayer rheology and its delamination from glass.Using uniaxial traction tests combined with photoelastic measurements, a relationship between the polymer structure and its mechanical behavior has been provided. The different dissipating mechanisms of the interlayer rheology have been identified in a rheological model. To understand how the interlayer mechanical behavior is involved during the lost of adhesion at the glass interface, a model delamination experiment has been setup. This test consists in a uniaxial traction on a pre-cracked laminated glass sample. In a certain range of applied velocities and temperatures, a steady state delamination regime has been observed. In these steady state conditions, two zones of dissipation have been identified. Digital image correlation has been used to quantify the stretching dynamics of the interlayer ahead of the delamination fronts and to explain the large dissipation observed during impact. Finally a finite element model has been developed to confirm experimental observations and to explore the close vicinity of the delamination fronts.


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