Fatigue thermomécanique des élastomères : critère de durée de vie basé sur l'endommagement avec prise en compte du vieillissement physico-chimique - TEL - Thèses en ligne Access content directly
Theses Year : 2023

Thermomechanical fatigue of elastomers : life criterion based on cumulative damage with consideration of physico-chemical aging

Fatigue thermomécanique des élastomères : critère de durée de vie basé sur l'endommagement avec prise en compte du vieillissement physico-chimique

Andréas Hottin
  • Function : Author
  • PersonId : 1338852
  • IdRef : 270245014

Abstract

Thanks to their particular mechanical properties, in particular their ability to undergo large deformations on the one hand, and to dissipate energy on the other hand, filled elastomers are used in many industrial fields and more particularly in that of transport. In service, most components are subjected to cyclic stresses and the loads are often multiaxial and non-relaxing. The optimization of such components in terms of service life requires the implementation of predictive tools to quantify their mechanical strength for these complex loads. On the other hand, their dissipative behavior associated with their low thermal conductivity leads to an accumulation of heat in the material leading to a rise in temperature during repeated loadings. We are talking about self-heating. Since this phenomenon tends to reduce the fatigue strength, it has been widely studied in recent years but rarely for multiaxial loadings. Finally, elastomers subjected to high temperatures for a certain time see their mechanical properties deteriorate. Studies that focus on this phenomenon called thermo-oxidative aging often focus on its impact on the fracture properties of the material and unfortunately neglect its impact on fatigue behavior.This thesis work consists in building a lifetime prediction tool based on the accumulation of damage taking into account both the multiaxiality of cyclic loadings, the phenomenon of self-heating as well as thermo-oxidative ageing.
Grâce à leurs propriétés mécaniques particulières, notamment leur capacité à subir de grandes déformations d'une part, et à dissiper de l'énergie d'autre part, les élastomères chargés sont employés dans de nombreux domaines industriels et plus particulièrement dans celui des transports. En service, la plupart des composants sont soumis à des sollicitations cycliques et les chargements sont souvent multiaxiaux et non-relaxants. L'optimisation de tels composants en termes de durée de vie nécessitent de mettre en place des outils prédictifs permettant de quantifier leur tenue mécanique pour ces chargements complexes. D'autre part, leur comportement dissipatif associé à leur faible conductivité thermique conduit à une accumulation de chaleur dans le matériau entraînant une élévation de la température lors de chargements répétés. On parle d'auto-échauffement. Puisque ce phénomène tend à réduire la tenue en fatigue, il a été largement étudié ces dernières années mais rarement pour les chargements multiaxiaux. Finalement, les élastomères soumis à des températures élevées pendant un certain temps voient leurs propriétés mécaniques se dégrader. Les études qui s'intéressent à ce phénomène dit de vieillissement thermo-oxydant se concentre bien souvent sur son impact sur les propriétés à rupture du matériau et négligent malheureusement son impact sur le comportement en fatigue.Ce travail de thèse consiste à construire un outil de prédiction de durée de vie basé sur le cumul de dommage prenant en compte à la fois la multiaxialité des chargements cycliques, le phénomène d'auto-échauffement ainsi que le vieillissement thermo-oxydant.
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Dates and versions

tel-04407012 , version 1 (20-01-2024)

Identifiers

  • HAL Id : tel-04407012 , version 1

Cite

Andréas Hottin. Fatigue thermomécanique des élastomères : critère de durée de vie basé sur l'endommagement avec prise en compte du vieillissement physico-chimique. Mécanique des matériaux [physics.class-ph]. Université de Lille, 2023. Français. ⟨NNT : 2023ULILN001⟩. ⟨tel-04407012⟩
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