Loi physique de comportement des polymères amorphes et intégration dans un code éléments finis - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2006

constitutive model for amorphous polymers based on the Quasi Point Defect theory and its implementation in a finite element program

Loi physique de comportement des polymères amorphes et intégration dans un code éléments finis

Résumé

A set of physical based constitutive equations is developped for amorphous polymeric materials based on molecular mobility concepts. The proposed model allows a coherent description of the non linear viscoelasto-viscoplastic behavior from small to large strains aera. A set of materials parameters were depicted for the BisphenolA polycarbonate from Lexan. The constitutive equation is implemented in the finite element package abaqus, consisting in the writing of a umat file.
The whole mechanical response under various sollicitation conditions was evaluated from the load displacement curve and correctly described by the model. Localization phenomena resulting in strain heterogeneity are also well predicted by the calculations.
Les polymères amorphes manifestent un comportement viscoélasto-viscoplastique non linéaire qui dépend fortement de la température et de la vitesse de déformation. Ce comportement est décrit au moyen du modèle des défauts quasi ponctuels présentant un fort contenu physique. En effet, ce modèle distingue les parts élastique, viscoélastique et viscoplastique de la déformation telles qu'elles peuvent être mises en évidence expérimentalement. L'expression des lois cinétiques relatives au développement des déformations non élastiques repose sur des concepts de mobilité moléculaire. Le modèle rend compte de manière cohérente de la réponse du matériau, en petites et grandes déformations, à des sollicitations mécaniques sur une large plage de vitesse de déformation et de température. Conçue sur la base de ce modèle de mobilité moléculaire, une loi de comportement a été établie sous forme tensorielle et implémentée dans le code de calcul de structures ABAQUS au moyen d'une routine utilisateur umat.
Un jeu de paramètres matériaux a été déterminé pour le polycarbonate Bisphénol A Lexan. Des essais de traction, de compression et de torsion ont été réalisés et simulés au moyen de l'outil développé. La validation a porté, d'un point de vue global, sur la confrontation des réponses calculée et mesurée de la structure en termes de courbes force-déplacement. A un niveau local, elle a consisté à vérifier l'aptitude de la simulation à rendre compte d'hétérogénéités de déformation associées à des concentrations de contrainte et au développement d'une déformation en tonneau d'un plot de compression en présence de frottement au contact. La simulation a également montré l'aptitude du modèle éléments finis à décrire la propagation de la striction au cours d'un essai de traction.
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Dates et versions

tel-00103408 , version 1 (04-10-2006)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00103408 , version 1

Citer

R.G. Rinaldi. Loi physique de comportement des polymères amorphes et intégration dans un code éléments finis. Mécanique [physics.med-ph]. INSA de Lyon, 2006. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00103408⟩
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