Caractérisation mécanique et modélisation thermodynamique du comportement anisotrope du polyéthylène à haute densité. Intégration des effets d'endommagement

Characterization and thermodynamic modeling of the mechanical behaviour of anisotropic high density polyEthylene (HDPE). Integration of the damage effects

• Auteur / Autrice : Rida Arieby
• Direction : Rachid Rahouadj, Christian Cunat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique et énergétique
• Date : Soutenance le 14/11/2007
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL
• Ecole(s) doctorale(s) : EMMA - Ecole Doctorale Energie - Mécanique - Matériaux
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'énergétique et de mécanique théorique et appliquée (Nancy)
• Jury : Président / Présidente : Bernard Monasse
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Rachid Rahouadj, Christian Cunat, Bernard Monasse, Abbas Tcharkhtchi, Abdelaziz Moussa Nait, Akrum Abdul-Latif, Ezio Gandin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Abbas Tcharkhtchi, Abdelaziz Moussa Nait

Mots clés

Mots clés contrôlés

Anisotropie

Polymères -- Propriétés thermiques

Polymères -- Détérioration

Mots clés libres

Polyéthylène à Haute Densité

Polymères semi-cristallins

Thermodynamique des Processus Irréversibles

Endommagement

Variation de volume

Anisotropie

High Density PolyEthylene

Damage

Volume variation

Polymers semi-crystalline

Thermodynamics of Irreversible Processes (TPI)

Anisotropy

Résumé

L’objectif de ce mémoire de thèse est de contribuer à la connaissance du comportement mécanique en grandes déformations du Polyéthylène à Haute Densité anisotrope obtenu par extrusion de plaques. Nous présentons le protocole et les résultats expérimentaux de traction séquencée, comportant des décharges, recharges et relaxations monotones et cycliques. Ces campagnes d’essais sont également centrées sur la mesure en temps réel de la variation de volume liée aux phénomènes d’endommagement. Les résultats sont présentés pour différentes orientations d’éprouvettes prélevées dans des plaques extrudées. La modélisation thermodynamique de l’ensemble des résultats, a fait l’objet d’un développement original conduisant à la prédiction unifiée de grandeurs en 3D : contrainte vraie axiale, déformations vraies transversales. Le modèle prévoit également le développement de l’endommagement et permet de mettre en évidence une variable tensorielle de dommage. L’identification des paramètres du modèle thermodynamique sur la base de données expérimentales conduit à des grandeurs physiques conformes aux caractéristiques de la microstructure. Ce travail ouvre la perspective d’un enrichissement de l’approche thermodynamique dans la direction de la prévision de l’anisotropie plastique induite des polymères semi-cristallins

The aim of this thesis is to contribute to the knowledge of the mechanical behavior in large strains of anisotropic High Density PolyEthylene (HDPE), obtained by extrusion of plates. We present the experimental procedure and the results for traction, with unloading, reloading and relaxation in monotonous and cyclic conditions. This work is also concerned with the measure in real time of the volume strain due to the phenomena of damage. The results are given for various orientations of specimen within the extruded plates. The thermodynamic modeling of the whole the results, is the subject of an original development leading to the unified prediction of measures in 3D: axial true stress, transverse true strains. The model also predicts the development of the damage and offer the possibility to introduce a tensorial damage variable. The identification of the model parameters on the basis of experimental data leads to physical quantities in conformity with the characteristics of the microstructure. This work opens the prospect for an enrichment of the thermodynamic approach in the direction of the prediction of the induced plastic anisotropy of semi-crystalline polymers