Etude du fluage des matériaux élastomères sous sollicitation cyclique

• Auteur / Autrice : Stéphanie Sailly
• Direction : Claude Bathias
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des matériaux
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Paris, CNAM

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux -- Fluage

Fluage

Viscoélasticité

Caoutchouc

Résumé

Cette étude est menée afin d'identifier les paramètres influençant le fluage des caoutchoucs sous sollicitation cyclique, pour construire une ou des lois de comportement applicables à la conception et au calcul de durabilité des pièces. Les essais réalisés consistent à appliquer une force statique suivie d'un chargement cyclique pendant 105 cycles. Le travail est réalisé sur des éprouvettes minces de caoutchouc naturel, et sera validé sur une éprouvette plus complexe, l'éprouvette diabolo. L'influence des paramètres est étudiée en faisant varier la fréquence, la forme du cycle, la température des essais, ainsi que la force statique et l'amplitude de la force imposée, et enfin l'histoire du matériau. Les résultats montrent que la vitesse de fluage obtenue pour une sollicitation statique, et elle ne dépend que de l'amplitude cyclique de la déformation : une première loi de fluage est établie. L'histoire du matériau influence la vitesse de fluage dans des conditions spécifiques, la réduction de la vitesse de fluage est particulièrement étudiée, et une seconde loi de fluage est établie. Après avoir valider les lois de fluage sur un second mélange de caoutchouc naturel et l'éprouvette diabolo, les observations réalisées au cours de cette thèse sont finalement confrontées aux mécanismes dec critallisation sous contrainte et de restauration. Pour terminer, il est montré que l'effet de l'histoire du matériau sur le fluage est fortement lié à la courbe contrainte -déformation du matériau élastomère.

In this work, we study the creep behaviour of rubber under cyclic loading condition. This test is investigated in order to determine the parameters, that can influence the creep under cyclic loading and propose a cyclic creep law. The experiments consist in applying a static load followed by a cyclic load during 10 cycle. Experiments were carried out on two carbon black filled natural rubber, and the testpieces used for this study are a pure shear specimen and a "diabolo" specimen. The study of the parameters influence is carried on varying frequency, waveform, test temperature, static load and cyclic loading amplitude, and rubber history. The data show the creep rate under cyclic loading is less equal to the creep rate under static condition, and it depends mainly on the cyclic deformation amplitude : a first cyclic creep law is determined. The material history influence the creep rate under specific condition, the creep rate reduction after a prestress is particularly studied, and a second cyclic creep law is established. These laws are tested on a second natural rubber and on a diabolo testpiece. Finally, the observations made in this work are deal with the crystallization mechanism that appear under stress in natural rubber and with permanent set measure, and we show the history effect is greatly related to the stress- strain rubber behaviour.