Thèse soutenue

Mécanismes de résistance à l'impact des vitrages feuilletés – effet des interfaces et de la rhéologie du polymère
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Auteur / Autrice : Paul Fourton
Direction : Etienne BarthelMatteo Ciccotti
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physico-chimie
Date : Soutenance le 07/11/2019
Etablissement(s) : Paris Sciences et Lettres (ComUE)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie des matériaux (Paris)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Sciences et ingénierie de la matière molle (Paris ; 1997-....) - Sciences et ingénierie de la matière molle (Paris ; 1997-....)
établissement opérateur d'inscription : Ecole supérieure de physique et de chimie industrielles de la Ville de Paris (1882-....)
Jury : Président / Présidente : Dominique Leguillon
Examinateurs / Examinatrices : Etienne Barthel, Matteo Ciccotti, Muriel Braccini, Gregory B. Mckenna, Julien Jumel, Véronique Lazarus
Rapporteurs / Rapporteuses : Muriel Braccini, Gregory B. Mckenna

Résumé

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Le verre feuilleté est un produit industriel centenaire dédié aux applications de sécurité. Un feuillet de polymère, d’épaisseur millimétrique,est intercalé entre deux panneaux de verre afin d’apporter résistance à l’impact et à la perforation, ainsi qu’une fonction de rétention d’éclats. Malgré les décennies de développement industriel, la compréhension du couplage entre les interfaces verre/polymère, le comportement mécanique du polymère, la propagation de rupture adhésive et la dissipation d’énergie totale. Nous avons étudié l’effet d’une modification de chimie de surface du verre, par un dépôt sol-gel, sur les mécanismes de dissipation d’énergie. Une plus grand adhésion aux interfaces engendre une plus grande dissipation d’énergie dans le système, par l’augmentation de la déformation de l’intercalaire et de l’énergie dissipée en tête de fissure adhésive. Nous avons caractérisé les propriétés mécaniques et structurales d’un autre intercalaire utilisé dans le verre feuilleté, à base depoly (ethylène vinyl-acetate). Cet intercalaire EVA présente un comportement élasto-plastique à température ambiante, dû à sa structuresemi-cristalline. L’observation d’un régime de délamination nécessite un ajustement de l’adhésion entre l’intercalaire et le verre,également réalisée grâce à la chimie des silanes. Les tests mécaniques et d’adhésion montrent qu’un régime de délamination stable peut être obtenu avec l’intercalaire EVA à condition de modifier les interfaces. En particulier, avec des surfaces de verres méthylées, nous avons pu montrer que la dissipation d’énergie par l’intercalaire élasto-plastique est plus faible car concentrée uniquement aux fronts de délamination. En revanche, en combinant les effets de plasticité et viscoélasticité dans la région de transition vitreuse, une forte dissipation d’énergie est retrouvée.Enfin, une nouvelle méthode de simulations numériques par éléments finis a été développée, afin d’implémenter une approche en régime stationnaire. L’hypothèse de régime stationnaire permet de transformer les intégrales temporelles, c’est-à-dire l’histoire mécanique du matériau, en intégrales spatiales. Cette approche a été implémentée en interfaçant un logiciel commercial éléments finis et un logiciel d’analyse numérique, puis appliquée à un modèle linéaire pour validation, en vue d’une extension à des lois de comportement en grandes déformations adaptées aux matériaux polymères.