Contribution à l’analyse expérimentale du comportement thermomécanique du caoutchouc naturel

Contribution to the experimental analysis of the thermomechanical behavior of natural rubber

• Auteur / Autrice : Rodica Caborgan
• Direction : André Chrysochoos
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique et Génie civil
• Date : Soutenance le 16/12/2011
• Etablissement(s) : Montpellier 2
• Ecole(s) doctorale(s) : Information, Structures, Systèmes (Montpellier ; École Doctorale ; 2009-2014)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LMGC - Laboratoire de Mécanique et Génie Civil
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : André Chrysochoos, David Dureisseix, Bertrand Wattrisse, Jean-Michel Muracciole
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sylvie Castagnet, Jean-benoit Le cam

Mots clés

Mots clés contrôlés

Élasticité

Caoutchouc

Propriétés thermomécaniques

Mots clés libres

Comportement thermomécanique

Thermographie Infrarouge

Corrélation d’images numériques

Dissipation et couplages thermomécaniques

Elasticité entropique/caoutchoutique

Bilan d’énergie

Thermomechanical behavior

Infra-Red Thermography

Digital Image Correlation

Dissipation and thermomechanical couplings

Entropic/rubber elasticity

Energy Balance

Résumé

Une analyse du comportement thermomécanique du caoutchouc naturel est réalisée en combinant deux techniques d'imagerie quantitative. La corrélation d'images visibles sert à estimer les déformations puis l'énergie de déformation alors que des images infrarouges permettent d'estimer, via l'équation de diffusion, les quantités de chaleur mise en jeu. La construction de bilans d'énergie montre alors l'importance relative des mécanismes dissipatifs et de couplage thermomécanique. A basse fréquence pour de faibles déformations, les résultats permettent de retrouver le fameux effet d'inversion thermoélastique. A déformation plus importante, les résultats montrent une compétition sur le plan énergétique entre élasticité entropique et mécanismes de cristallisation/fusion sous contrainte. Aucun effet dissipatif significatif n'est détecté à basse comme en haute fréquence alors que dans chaque cas, sur le plan mécanique, une aire d'hystérésis caractérise la réponse cyclique du matériau.

An analysis of the thermomechanical behavior of the natural rubber is carried out by combining two quantitative imaging techniques. The digital image correlation of visible images is used to estimate the strain and then the deformation energy whereas infrared images make it possible to estimate, via the heat equation, the amounts of heat involved in the material transformation. The construction of energy balance enables us to determine the relative importance of the dissipative and thermomechanical coupling mechanisms. For low frequency and low extension ratio, the results show the famous thermoelastic inversion effect. From an energy standpoint, a competition between entropic elasticity and stress-induced crystallization/fusion mechanisms is observed for more significant extension ratios. No significant dissipative effect can be detected at low or high loading frequency whereas in each case, a stress-strain hysteresis characterizes the cyclic response of the material.