Analyse multi-échelles de la fatigue des élastomères : définition et identification de l'endommagement en pointe de fissure - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2012

Multi-scale analysis of fatigue in elastomers : definition and identification of damage near crack tip

Analyse multi-échelles de la fatigue des élastomères : définition et identification de l'endommagement en pointe de fissure

Résumé

This study is part of the AMUFISE project (ANR, program " Matériaux Fonctionnels et Procédés Innovants") driven by the Michelin manufacture. It is focused on the study of material behavior, damage and crack propagation in filled elastomers using digital image correlation (DIC) as a kinematic measurement technic. The volume variation measurements on a sample under uniaxial cyclic loading shows a loss of incompressibility beyond a strain threshold. These results confirm those from a parallel study on the same materials using small angle X-ray scattering and showing a cavitation at a nanoscale. We also highlighted an anisotropy in the material behavior. A new methodology to identify behavior law parameters in an inhomogenious test was proposed. The principle is to minimise the difference between displacement fields measured using DIC and displacements fields obtained with a Finite Element program in which the limit conditions come from the measurments. We show at convergence that the difference between these two fields (of very low amplitude) essentially contains noise from the kinematic measurements. This technic does not depend on the complexity of the law used and is non-inrusive to the industrial finite element program. The study on crack propagation also benefist from the DIC measurements. Howewer, it appears that discriminant scales to highlight blunting phenomena and the crack propagation stabilisation are under 50-100 µm
Cette étude fait partie du projet AMUFISE (ANR, programme " Matériaux Fonctionnels et Procédés Innovants "), piloté par la manufacture Michelin. Elle est centrée sur l'étude du comportement, de l'endommagement et de la fissuration des élastomères chargés, en exploitant la corrélation d'images numériques (CIN) comme technique de mesure cinématique. La mesure de variation de volume sur un échantillon sous chargement cyclique uniaxial montre une perte d'incompressibilité au-delà d'une déformation seuil. Ces résultats corroborent une étude menée en parallèle sur les mêmes matériaux par la technique de diffraction X aux petits angles, et révélant une cavitation à l'échelle nanométrique. Nous avons également mis en évidence le caractère anisotrope du comportement du matériau. Une nouvelle méthodologie d'identification des paramètres de la loi de comportement dans un essai inhomogène est proposée. Le principe en est de minimiser l'écart entre le champ de déplacement mesuré par CIN, et celui calculé par un code d'éléments finis et dont les conditions aux limites sont issues de la mesure de champ. On montre qu'à convergence, la différence entre ces deux champs (de très faible amplitude) révèle essentiellement le bruit de la mesure cinématique. Cette technique est largement indépendante de la complexité de la loi de comportement utilisée et exploite un code de calcul industriel de manière non-intrusive. L'étude de la fissuration bénéficie également des mesures de champs par CIN. Cependant, il apparaît que les échelles discriminantes pour mettre en évidence les phénomènes d'émoussement, et la stabilisation de la propagation de fissures de fatigue sont inférieures à 50-100 µm.
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Dates et versions

tel-00828171 , version 1 (30-05-2013)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00828171 , version 1

Citer

Jordan de Crevoisier d'Hurbache. Analyse multi-échelles de la fatigue des élastomères : définition et identification de l'endommagement en pointe de fissure. Science des matériaux [cond-mat.mtrl-sci]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2012. Français. ⟨NNT : 2012PAO66381⟩. ⟨tel-00828171⟩
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