Influence de la cristallisation sous contrainte sur l'endurance et la propagation des fissures de fatigue dans les élastomères PDF Download
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Author: Karine Le Gorju
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 24
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Book Description
L'objectif de notre travail est de dégager et d'etudier la paramètre qui gouvernent la tenue en endrance et en propagation de fissures d'une formulation industrielle à bace sde caoutchouc naturel chargé christallisable sous contrainte. L'influence de la cristallisation sur le comportement en fatigue est primordiale tant que le cycle de fatigue reste en traction. Ses effets sont autant spectaculaires en endurance qu'en propagation de fissures. L'effet de la cristallisation est retardé lorsque la température d'essai augmente. A 90°C la cristallisation n'opère plus. Des modélisations du comportement en endurance ont été proposés et montrent bien l'importance simultanée de la contrainte moyenne et de la contraine alternée sur les durées de vie. Tenant compte de ces deux paramètre un courbe S-N ou un diagramme de Haigh permet de prédire la tenue en fatigue dans le cas de sollicitation uniaxiales, en tenant compte des effets de renforcement dus à la cristallisation. Dans le cas de forts niveaux de compression l'analyse des contrainte et déformations locales, couplée au suivi par tomographie au rayons X des fissures ont permis de de conclure que la contrainte principale de cisaillement était un bon critère d'amorçage. Les approches classiques de l'apllication de la mécanique de la rupture ont été revues et adaptées. Elles ont permis de différencier les lois de fissuration en état de contrainte plane et en état de déformation plane. Le processus de fissuration est régi par la formation d'une structure anisotrope en fonds de fissure qui se traduit sur les courbes de fissuration par une forte dépendance vis à vis du rapport de charge. D'autre par, l'ensemble de ce mémoire tend à montrer que l'endommagement par fatigue du caoutchouc est le résultat de trois types de contributions : mécanique, chimique et environnemental : la température est un paramètre d'autant plus important qu'il participe à l'augmentation du dommage mécanique à la multiplication des réactions de thermo-oxydation et à la réduction de la cristallisation.
Author: Karine Le Gorju
Publisher:
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Languages : fr
Pages : 24
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Book Description
L'objectif de notre travail est de dégager et d'etudier la paramètre qui gouvernent la tenue en endrance et en propagation de fissures d'une formulation industrielle à bace sde caoutchouc naturel chargé christallisable sous contrainte. L'influence de la cristallisation sur le comportement en fatigue est primordiale tant que le cycle de fatigue reste en traction. Ses effets sont autant spectaculaires en endurance qu'en propagation de fissures. L'effet de la cristallisation est retardé lorsque la température d'essai augmente. A 90°C la cristallisation n'opère plus. Des modélisations du comportement en endurance ont été proposés et montrent bien l'importance simultanée de la contrainte moyenne et de la contraine alternée sur les durées de vie. Tenant compte de ces deux paramètre un courbe S-N ou un diagramme de Haigh permet de prédire la tenue en fatigue dans le cas de sollicitation uniaxiales, en tenant compte des effets de renforcement dus à la cristallisation. Dans le cas de forts niveaux de compression l'analyse des contrainte et déformations locales, couplée au suivi par tomographie au rayons X des fissures ont permis de de conclure que la contrainte principale de cisaillement était un bon critère d'amorçage. Les approches classiques de l'apllication de la mécanique de la rupture ont été revues et adaptées. Elles ont permis de différencier les lois de fissuration en état de contrainte plane et en état de déformation plane. Le processus de fissuration est régi par la formation d'une structure anisotrope en fonds de fissure qui se traduit sur les courbes de fissuration par une forte dépendance vis à vis du rapport de charge. D'autre par, l'ensemble de ce mémoire tend à montrer que l'endommagement par fatigue du caoutchouc est le résultat de trois types de contributions : mécanique, chimique et environnemental : la température est un paramètre d'autant plus important qu'il participe à l'augmentation du dommage mécanique à la multiplication des réactions de thermo-oxydation et à la réduction de la cristallisation.
Author: T.S. Srivatsan
Publisher: Springer
ISBN: 3319481053
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 257
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Book Description
The papers in this collection cover a diverse range of topics on the topic of fatigue of materials. The editors have grouped the papers into five sections. Sections 1 and 2 contain papers that (i) review the current state of knowledge both related and relevant to the subject of fatigue behavior of materials, and (ii) present new, innovative, and emerging techniques for experimental evaluation of the fatigue behavior. Sections 3 and 4 focus on advanced materials that are used in performance-critical applications in the aerospace and automotive industries, such as the alloys of titanium, nickel, aluminum, and magnesium. Section 5 presents papers relating to other materials of engineering interest, such as iron and steel, polymer, rubber, and composites.
Author: Pierre Rublon
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 228
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Book Description
Cette thèse de doctorat vise à caractériser expérimentalement la propagation de fissures de fatigue dans le caoutchouc naturel, en s’intéressant notamment à la zone située au voisinage de la pointe de fissure et au phénomène singulier de cristallisation sous tension. Les travaux ont pour objectif principal d’expliquerla remarquable résistance à la fissuration du caoutchouc naturel rapportée depuis un certain nombre d’années dans la littérature. Des essais de mesure de vitesse de propagation de fissure en fatigue sont d’une part menés de sorte à cerner l’influence de divers paramètres expérimentaux tels que la nature de la matrice élastomère, le taux de noir de carbone incorporé à cette dernière et les conditions de sollicitation, sur la résistance à la propagation. D’autre part, différentes méthodes expérimentales sont mises en oeuvre à différentes échelles pour caractériser la zone se trouvant au voisinage de la pointe de fissure. Un rayonnement synchrotron permet notamment de caractériser le phénomène de cristallisation par la technique de diffraction des rayons X aux grands angles. Ces résultats expérimentaux sont également comparés aux mesures de champs de déformation par la technique de corrélation d’images numériques. Par ailleurs, la mise en place d’un essai de fatigue au sein d’un microscope électronique à balayage permet d’observer in situ les mécanismes de propagation présents en fond de fissure. Finalement, la confrontation de l’ensemble de ces résultats expérimentaux mène à discuter de l’influence que peut avoir le phénomène de cristallisation sous tension sur la résistance à la propagation de fissure en fatigue.
Author: Joachim Guilie
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 303
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Book Description
L'objet du travail exposé dans ce mémoire de thèse de Doctorat est d'obtenir une loi de comportement anisotrope représentative de la cristallisation sous contrainte dans le caoutchouc, de l'intégrer dans un calcul macroscopique éléments finis, et de comprendre l'influence de ce phénomène sur la propagation de fissures dans ce matériau par un critère de taux de restitution d'énergie. Le problème modèle qui motive cette étude est celui de l'endurance des pneumatiques. Après une introduction générale des difficultés qui se posent dans l'endurance des pneumatiques, nous rappelons en première partie quelques notions essentielles sur le cadre mécanique. La partie II est l'occasion de s'intéresser au cadre de calcul du taux de restitution d'énergie par des méthodes de dérivation par rapport au domaine. Nous proposons alors une extension formelle de ce type de méthode au cas du comportement viscoplastique. Cette extension est proposée dans un premier cas où les processus dissipatifs et le processus de rupture sont découplés. Elle est alors testée et validée par différences finies sur des cas de calculs élastoplastiques. On propose ensuite une méthode de calcul du taux de restitution d'énergie dans le cas couplé par un état adjoint. Cette méthode est testée sur un problème viscoélastique simple. Dans la partie III, on se propose de construire une loi de comportement constitutive de la cristallisation sous contrainte. Le point de départ est une analyse microscopique que l'on passe à l'échelle macroscopique dans le cadre du modèle de micro-sphère qui nous permet de caractériser la relation contrainte-déformation, l'anisotropie des réponses locales et les effets localement induits par la cristallisation en fond de fissure. Cette construction se fonde sur des observations expérimentales de base en insistant sur les aspects constitutifs du comportement cyclique. La loi obtenue est ensuite comparée à plusieurs mesures expérimentales sur un panel exhaustif de chargements. Cela nous permet de montrer une bonne reproductibilité des résultats expérimentaux notamment en ce qui concerne les chargements cycliques et l'évolution de l'anisotropie. Pour finir, la partie IV aborde le problème de l'impact de la cristallisation sur la rupture du caoutchouc par les méthodes proposées dans les deux parties précédentes. On montre alors qu'on peut obtenir un profil de fissure et une zone cristallisée très semblable à ceux obtenus expérimentalement. De plus, l'extension du taux de restitution d'énergie proposée est appliquée à une éprouvette Pure Shear présentant de la cristallisation. L'évolution du taux de restitution d'énergie avec le chargement appliqué à l'éprouvette est alors comparée à l'évolution de la vitesse de propagation en fatigue.
Author: Aboulghit EL MALKI ALAOUI
Publisher: Omniscriptum
ISBN: 9786131533006
Category :
Languages : fr
Pages : 216
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L'étude a porté sur l'acier S355NL employé dans la conception de bâtiments de surface. Si le comportement des fissures longues est assez bien connu, celui des fissures courtes est peu maîtrisé. Des essais à amplitude de contrainte constante ont tout d'abord été entrepris pour caractériser le comportement des fissures courtes de fatigue. Les rapports de charge R utilisés pour ces essais de fatigue furent 0.1, 0.3, 0.5 et enfin -1. Des essais à amplitude variable (croissante, décroissante et issue d'un spectre de chargement) ont également été réalisés. Les résultats obtenus ont été systématiquement comparés aux courbes de propagation des fissures longues également établies pour ce matériau. Parallèlement à ces travaux, une étude numérique a été menée en utilisant le code éléments finis ABAQUS pour déterminer la répartition des contraintes, le coefficient de concentration de contrainte et le facteur d'intensité de contraintes. Ces derniers ont été établis pour différentes configurations d'éprouvettes et de fissures dans les cas élastiques et élastoplastiques.
Author: Luisa Muñoz-Mejia
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 0
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Cette thèse comporte une étude expérimentale sur la dynamique de croissance par fatigue d'une fissure dans un caoutchouc naturel renforcé avec des nanoparticules (silice, noir de carbone). Elle s'inscrit dans un cadre industriel visant à mieux comprendre si l'amélioration des performances apportée par la silice dans les caoutchoucs synthétiques est transposable au caoutchouc naturel qui cristallise sous contrainte. L'objectif est de comprendre comment la rupture en fatigue dépend de la nature du matériau et des paramètres de contrôle de l'expérience. La dynamique de croissance de la fissure est suivie à l'aide d'une caméra optique et une caméra infrarouge permet d'évaluer l'auto-échauffement. La morphologie des faciès de rupture est caractérisée par observation post mortem (MEB, profilométrie optique). L'influence de la température, de la fréquence, de la nature et du taux de charge a été étudiée. Dans tous les cas, la croissance de la fissure devient instable à partir d'un certain niveau de déformation. Cela se traduit sur les courbes de l'énergie de déchirure en fonction de la vitesse de la fissure par l'existence de deux branches distinctes : une branche à vitesse basse où une morphologie de rupture très rugueuse, pouvant présenter des signes de cavitation, est observée ; une branche à haute vitesse où la surface de rupture présente des stries dont la taille croît avec la vitesse. En contraste avec les données de la littérature, nous démontrons qu'il faut au minimum deux cycles de fatigue pour former une strie. Le seuil d'apparition des instabilités et le seuil de rupture catastrophique dépendent de la nature des renforts et des conditions expérimentales.
Author: Henri Le Boiteux
Publisher:
ISBN:
Category : Materials
Languages : fr
Pages : 316
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Book Description
Author: Hong-Pei Wang
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 326
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Book Description
L'etude de la propagation d'une fissure par fatigue a fait l'objet de plusieurs travaux. En particulier la propagation sous chargement a amplitude constante a pris tres grande importance et cela depuis que paris-erdogan ont propose leur modele d'etude. Elber a ensuite observe la fermeture de la fissure pendant la fissuration par fatigue et il a modifie la loi de paris, en introduisant la notion du facteur d'intensite de contrainte efficace
Author: Frédéric Goerung
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 352
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Author: Amine Bennani
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 275
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Book Description
Les élastomères sont renforcés grâce à l'incorporation de charges telles que les noirs de carbone ou encore la silice. Ce qui leur confère de meilleures propriétés (résistance à la rupture, abrasion, rigidité...). Actuellement, les charges renforçantes les plus souvent utilisées sont les noirs de carbone. La substitution de cette charge classique par la silice constitue un challenge dans l'industrie pneumatique. En effet, il est admis que la silice diminue la résistance au roulement des pneus, de matrice synthétique, tout en conservant une bonne adhérence. La particularité de cette étude est d’analyser l’influence du renfort par la silice sur le comportement mécanique en endurance du caoutchouc naturel. Son principal objectif est de comprendre l’influence de la morphologie de la silice (surface développée en interaction avec le caoutchouc, dispersibilité, activité chimique) sur le comportement mécanique et plus spécialement sur la durée de vie en fatigue du caoutchouc naturel ainsi chargé. L’élaboration de deux matériaux permettant d’établir l’influence de la morphologie de la silice constitue une première étape déterminante du travail. Elle se base sur l’incorporation de deux nuances de silice précipitée dans une matrice de caoutchouc naturel pouvant présenter des propriétés rhéologiques similaires. Les essais de caractérisation mécanique (monotones et cycliques) selon différents types de sollicitation (traction, compression, relaxation, traction cyclique, torsion) ainsi que des essais de traction in situ au MEB permettent d’identifier les mécanismes de déformation, de renfort et d’endommagement présents. L’interprétation des résultats de cette campagne expérimentale est basée sur une caractérisation microstructurale approfondie de l’état de dispersion de la silice ainsi que celui de la cristallisation de la matrice en caoutchouc naturel. Les résultats des essais de fatigue ainsi que les observations microscopiques des mécanismes de propagation des fissures en fatigue permettent d’établir un critère de durée de vie prenant en compte les modes de sollicitation (traction, compression, et torsion). Celui-ci est capable de prévoir la durée de vie ainsi que le lieu d’amorçage des fissures. Il s’avère que, selon le mode de sollicitation appliqué, les propriétés de dispersion de la silice sont plus ou moins importantes dans le renforcement et l’endurance du caoutchouc naturel chargé de silice. Ce travail fait donc appel à la physico-chimie, à la mécanique et aux observations microstructurales, en allant de l’élaboration des matériaux jusqu’à la modélisation mécanique du comportement et de la durée de vie.
