Temimi-maaref, Nadia (2006) The mechanical behaviour of unfilled and filled polypropylenes. Experimental and numerical approaches. PhD thesis Sciences et Génie des Matériaux, CEMEF - Centre de Mise en Forme des Matériaux, ENSMP p.174.

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Abstract

Engineering plastics are used in a variety of applications such as automotive systems. Among the materials used today for these applications, polypropylene is one of the most attractive. Knowledge of the behaviour of such material is then of prime importance when designing polymer-components. One important mechanism, which can lead to plastic deformation, is shear banding often associated with simplistic assumption of isochoric deformation. However several damage processes such as voiding or crazing can play a significant role in the deformation of polymers. Recently experimental evidence has proved the important role of non-cohesive mechanisms in the deformation of semicrystalline polymers and blends, making it necessary to revisit usual experimental protocols. In this study a commercial polypropylene compounds were analysed over a wide range of strain rate in tension. Hourglass shaped specimens were machined out from 3 mm-thick injection-moulded plates. The strain and stress were deduced from local 3D-measurement in the smallest section. This geometry included a small rectilinear zone aiming at localising the deformation in the zone where all the parameters were determined while the triaxial effects, which could result from a small radius of curvature, were limited. A high-speed video camera combined with image analysis and image correlation systems made it possible measuring the 3D-strain field as a function of time. Experiments were run at room temperature but the temperature of the sample was measured using a high sampling rate infrared pyrometer. Resulting from the measurement of the three components of strain, the volume change during tensile test can be calculated. It could be concluded that dilatation phenomenon was significant even for low strains and that volume change mechanism was not sensitive to strain rate. As a consequence isochoric assumption appeared to be totally invalid.In order to reveal the mechanisms of plastic damage, series of observations using a scanning electron microscope were performed on transversal surfaces of samples at different strain levels. Nucleation of voids took place in the early stage of deformation. As the strain increased the number and size of voids increased significantly. In parallel, tension with partial unloadings allowed to quantify damaging through the decrease of elastic modulus. Compression and shearing were also characterised.Finally a constitutive model including damaging, volume change and strain rate effects can be prososed and was first validated using ABAQUS Code.

References

Références bibliographiques du chapitre I

[1] Wunderlich B. ; Macromolecular Physics vol.1 , Crystal structure, Academic press New York and London, 1973.

[2] Natta, G., Corradini, P. ; Nuovo Cimento, suppl. 15 (1960) 40.

[3] Cheng S.Z.D., Janimak J.J., Rodriguez J. ; "Crystalline structures of polypropylene homo- and copolymers", In : Polypropylene : Structure and morphology, 1ère édition, Chapman & Hall, 1995.

[4] Varga J. ; J. Mat. Sci. 27 (1992) 2557.

[5] Cailleau P. ; "Effets thermiques et dommage mécanique au cours de la fatigue du polypropylène", thèse de doctorat de l’université de Poitiers, 1996.

[6] Karger-Kocsis J. ; Polypropylene : Structure, blends and composites, Vol. 1, 1er édition, Chapman & Hall, 1995.

[7] Keith H.D., Padden Jr F.J., Walker N.M., Wyckoff H.W. ; Appl. Phys. 30 (1959) 1485.

[8] Gomez M.A., Tanaka H., Tonelli A.E. ; Polymer 28 (1987) 2227.

[9] Lotz B., Kopp S., Dorset D. ; C.R. Acad. Sci. Paris 319 II (1994) 187.

[10] Dorset D., Mc Court M.P., Kopp S., Schumacher M., Okihara T., Lotz B. ; Polymer 39 N°25 (1998) 6331-6337.

[11] Meille S.V., Ferro D.R., Brückner S., Lovinger A.J., Padden F.J. ; Macromolecules 27 (1994) 2615.

[12] Labour T., Gauthier C., Séguéla R., Vigier G., Bomal Y., Orange G. ; Polymer 42 (2001) 7127-7135.

[13] Tordjeman Ph., Robert Ch., Gerard P. ; "The mechanichal properties of α, β polypropylene", Matériaux 2002, Tours- France, 21-25 octobre 2002.

[14] O’Kane W.J., Young R.J., Ryan A.J. ; J. Macromol. Sci.-Phys. B-34 (1995) 427-458.

[15] G’Sell C., Dahoun A., Favier V., Hiver J.M., Philippe M.J., Canova G.R. ; Polym. Engng. Sci. 37 (1997) 1702-1711.

[16] Meille S.V., Brückner S., Porzio W. ; Macromolecules 23 (1990) 4114.

[17] Foresta T., Piccarolo S., Goldbeck-Wood G. ; Polymer 42 (2001) 1167-1176.

[18] Haudin J.M., Navard P. ; "Physique des polymères", Centre de mise en forme des matériaux - Ecole des Mines de Paris, 2001.

[19] Monasse B. , Thèse de doctorat de l’université de Lyon, 1987.

[20] Olley R.H., Bassett D.C. ; Polymer 30 (1989) 399-409.

[21] Bassett D.C., Olley R.H. ; Polymer 25 (1984) 935-943.

[22] Porcier-Denard S. ; "Relations entre les paramétres d’injection, la structure et les propriétés mécaniques d’un polyéthyléne haute densité. Influence d’un comptabilisant sur la morphologie et les propriétés mécaniques de mélanges injectés PEHD/PA6", thèse de doctorat de l’Ecole des Mines de Paris, 1994.

[23] Agassant J.F., Avenas P., Sergent J.Ph, Vergnes B., Vincent M. ; "La mise en forme des matières plastiques ", 3ème édition, Lavoisier TEC & DOC, Paris, 1996.

[24] Duplay C. ; "Influence de la structure moléculaire sur la cinétique de cristallisation de polypropylènes en écoulement de cisaillement", thèse de doctorat de l’Ecole des Mines de Paris, 2001.

[25] Keller A., Machin M.J. ; J. Macromol. Sci.-Phys. B-1 1 (1967) p41.

[26] Penning A.J., Van der Mark J.M.S.S., Booji H.C. ; Kolloid Z.u.Z. Polymere 236 (1970) p99.

[27] Lovinger A.J., Gryte C.C. ; J. Appl. Phys. 47 (1976) p1999.

[28] Fitchum D.R., Newman S. ; J. Polym. Sci. Part A-2, 8 (1970) p1545.

[29] Kantz M.R., Newman H.D., Stigale F.H. ; J. Appl. Polym. Sci. 16 (1972) p1249.

[30] Menges G., Wübken G., Horn B. ; Colloid and Polymer Sci. 254 (1976) p267.

[31] Jay F. ; "Etude de la cristallisation de polypropylènes en écoulement – Application à la modélisation du procédé d’extrusion de film à plat – Propriétés mécaniques résultantes", thèse de doctorat de l’Ecole des Mines de Paris, 1996.

[32] Viana J.C., Cunha A.M., Billon N. ; "Strain rate depe,ndance of the tensile properties of injection moulded polypropyleneethylene copolymer for different processing conditions", 10th Int. Conf. on Deformation, Yield and Fracture of Polymers, Cambridge - UK, 1997, 320-323.

[33] Viana J.C., Cunha A.M., Billon N. ; Polymer 43 (2002) 4185-4196.

[34] Aurrekoetxea J., Sarrionandia M.A., Urruibeascoa I., Maspoch M.Ll. ; Polymer 44 (2003) 6959-6964.

[35] Naudin C.A. et Clozza C. ; "Techniques de l’ingénieur", A 3 220, 1-11.

[36] Galeski A. ; Prog. Polym. Sci. 28 (2003) 1643-1699.

[37] Velasco J.I, Morhain C., Martinez A.B., Rodriguez-Perez M.A., De Saja J.A. ; Polymer 43 (2002) 6805-6811.

[38] Zipper P., Chernev B., Schnetzinger K., Lederer K. ; "Comparative studies on polypropylene compounds with graphite, talc and magnesium hydroxide", Polymer Processing Society PPS 18, Guimãres - Portugal, 16-20 juin 2002.

[39] Choi W.J., Kim S.C. ; Polymer 45 (2004) 2393-2401.

[40] Choi W.J., Kim S.C. ; Polymer 45 (2004) 2393-2401.

[41] Naiki M., Fukui Y., Matsumura T., Nomura T., Matsuda M. ; J. Appl. Polym. Sci. 79 (2001) 1693-1703.

[42] Díez-Gutiérrez S., Rodríguez-Pérez M.A., De Saja J.A., Velasco J.I. ; Polymer 40 (1999) 5345-5353.

[43] Mucha M., Marszałek J., Fidrych A. ; Polymer 41 (2000) 4137-4142.

[44] Galeski A. ; Prog. Polym. Sci. 28 (2003) 1643-1699.

[45] Argon A.S., Cohen R.E. ; Polymer 44 (2003) 6013-6032.

[46] Thio Y.S., Argon A.S., Cohen R.E., Weinberg M. ; Polymer 43 (2002) 3661-3674.

[47] Fekete E., Molnár Sz., Kim G.-M., Michler G.H., Pukánszky B. ; J. Macromol. Sci.-Phys. B-38 5&6 (1999) 885-889.

[48] Li Y., Fang Q.F., Yi Z.G., Zheng K. ; Mat. Sci. Engng. A 370 (2004) 268-272.

[49] Zebarjad S.M., Bagheri R., Seyed Reihani S.M., Forunchi M. ; J. Appl. Polym. Sci. 87 (2003) 2171-2176.

[50] Spingler G. ; "Caractérisation des matériaux pour la sécurité passive secondaire", thèse de doctorat de l'Université de Valenciennes et du Hainaut Cambrésis, 2001.

[51] Drozdov A.D., Agarwal S., Gupta R.K.; Computational Materials Science 29 (2004) 195-213.

[52] Castagnet S. ; "Comportement mécanique du PVDF : compétition entre cavitation et écoulement visqueux", Thèse de doctorat de l’université de Poitiers, 1998.

[53] Haudin J.M., G’Sell C. ; "Mécanismes microscopiques de déformation des polymères semi cristallins", In : Introduction à la mécanique des polymères, 1ère édition, G’Sell, C. et Haudin, J.M., France, 1995, p.251-273.

[54] Coulon G.,Castelain G., G’Sell C.; Polymer 40 (1998) 95-110.

[55] Kinloch A.J., Young R.J. ; "Fracture behavior of polymers", 5e ed., London : Chapman & Hall, 1995, 491 p.

[56] Schirrer R.; "Les craquelures dans les polymères", In : Introduction à la mécanique des polymères, 1ère édition, G’Sell, C. et Haudin, J.M., France, 1995, p.395-404.

[57] Dijkstra P.T.S., Van Dijk D.J., Huétink J. ; "Morphological study of strained polypropylene", Polymer Processing Society PPS 18, Guimãres - Portugal, 16-20 juin 2002.

[58] Zok F., Shinozaki D.M. ; Journal of Materials Science 22 (1987) 3995-4001.

[59] Thio Y.S., Argon A.S., Cohen R.E., Weinberg M. ; Polymer 43 (2002) 3661-3674.

[60] Zebarjad S.M., Lazzeri A., Bagheri R., Seyed Reihani S.M., Forunchi M. ; Materials Letters 57 (2003) 2733-2741.

[61] Galeski A. ; Prog. Polym. Sci. 28 (2003) 1643-1699.

[62] Argon A.S., Cohen R.E. ; Polymer 44 (2003) 6013-6032.

[63] Spingler G. ; "Caractérisation des matériaux pour la sécurité passive secondaire", thèse de doctorat de l'Université de Valenciennes et du Hainaut Cambrésis, 2001.

[64] Billon N.; "Comportement des polymères à grande vitesse, application au choc", In : La mise en forme des matériaux, 1ère édition, Ecole des Mines de Paris, France, 1996.

[65] Billon N., Haudin J.M. ; "Thermomechanical modelling of multiaxial impact test in polymers" In : Numerical methods in industrial forming processes, Rotterdam : Chenot, Wood & Zienkiewicz, 1992.

[66] Galeski A. ; Prog. Polym. Sci. 28 (2003) 1643-1699.

[67] Argon A.S., Cohen R.E. ; Polymer 44 (2003) 6013-6032.

Références bibliographiques du chapitre II

[1] Monasse B., Haudin J.M. ; "Molecular structure of polypropylene homo- and copolymers", In : Polypropylene : Structure and morphology, 1ère édition, Chapman & Hall, 1995.

[2] López-Manchado M.A., Arroyo M. ; Polymer 41 (2000) 7761-7767.

[3] Drozdov A.D., Agarwal S., Gupta R.K.; Computational Materials Science 29 (2004) 195-213.

[4] Drozdov A.D., Christiansen J.deC. ; Polymer 43 (2002) 4745-4761.

[5] Seguela R.., Staniek E., Escaig B., Fillon B. ; J. Appl. Polym. Sci. 71 (1999) 1873-1885.

[6] Fond C., G’Sell C. ; Mécanique & Industries 3 (2002) 431-438.

[7] Li Y., Fang Q.F., Yi Z.G., Zheng K. ; Mat. Sci. Engng. A 370 (2004) 268-272.

[8] Joseph P.V., Mathew G., Groeninckx G., Thomas S. ; Composites A34 (2003) 275-290.

[9] Porzucek K., Coulon G., Lefebvre J.M., Escaig B. ; Journal of Materials Science 24 (1989) 2533-2540.

[10] Díez-Gutiérrez S., Rodríguez-Pérez M.A., De Saja J.A., Velasco J.I. ; Polymer 40 (1999) 5345-5353.

[11] Li Z., Lambros J., International Journal of solids and structures 38 (2001) p.3549-3562.

[12] Rittel D. ; Mechanics of Materials 32 (2000) p.131-147.

[13] Porcier-Denard, S. ; "Relations entre les paramètres d’injection, la structure et les propriétés mécaniques d’un polyéthylène haute densité. Influence d’un compatibilisant sur la morphologie et les propriétés mécaniques de mélanges injectés PET haute densité/polyamide 6", Thèse de Doctorat, Ecole des Mines de Paris,1994.

[14] Rémond Y., Védrines M. ; Polymer Testing 23 (2004) 267-274.

[15] Gloaguen J.M., Lefebvre J.M. ; Polymer 42 (2001) 5841-5847.

Références bibliographiques du chapitre III

[1] Tie Bi G., "Etudes expérimentales des couplages thermomécaniques par méthodes optiques et par thermographie infrarouge, applications aux polymères", Thèse de Doctorat de l’université de Poitiers, 2000.

[2] Chevalier L., Marco Y. ; Rhéologie 6 (2004) 45-53.

[3] Wattrisse B., Chrysochoos A., Muracciole J.M., Némoz-Gaillard M. ; Experimental Mechanics 41 N°1 (2001) 29-39.

[4] Chrysochoos A., Peyroux R. ; Rev. Gén. Therm. 37 (1998) 582-606.

[5] Temimi N., Billon N ; ″Plasticité et incompressibilité des polymères solides - Etude à basses et moyennes vitesses″, In 16ème Congrès Français de Mécanique Conf. Proc., Nice, septembre 2003.

[6] Temimi N., Devisme S., Billon N ; ″Apport et limitation de la photomécanique à l’étude du comportement de polymères injectés″, In Photomécanique2004 Conf. Proc., Albi, mai 2004.

[7] Temimi N., Billon N ; ″Experimental studies of the tensile behaviour at high strain rates of unfilled and filled polypropylenes″; In 15th Technical Meeting Dymat Conf. Proc., Metz, juin 2004.

[8] Thomas E.; "Qualification de la méthode de corrélation d’images à partir du logiciel Aramis", Rapport de stage au Centre de Mise en Forme des Matériaux, Ecole des Mines de Paris, 2002.

[9] G’Sell, C., Hiver, J.M., Dahoun, A. ; International Journal of solids and structures, 39 (2002) 3857-3872.

[10] Fond C., G'Sell C. ; Mécanique & Industries 3 (2002) 431-438.

[11] Castagnet S., Gacougnolle J.L. ; Journal of Materials Science 34 (1999) 5133-5138.

[12] Naqui S.I., Robinson I.M.; Journal of Materials Science 28 (1993) 1421-1429.

[13] François P., Gloguen J.M., Hue B., Lefebvre J.M. ; Journal de Physique III France 4 (1994) 321-329.

[14] Bai S.H., Wang M. ; Polymer 44 (2003) 6537-6547.

[15] Li Z., Lambros J., International Journal of solids and structures 38 (2001) 3549-3562.

[16] Rittel D. ; Mechanics of Materials 31 (1999) 131-139.

[17] Tillier Y. ;"Identification par analyse inverse du comportement mécanique des polymères solides ; applications aux sollicitations multiaxiales et rapides", Thèse de Doctorat de l’ Ecole des Mines de Paris, 1998.

[18] Van der Wal A., Gaymans R.J. ; Polymer 40 (1999) 6045-6055.

[19] Dijkstra P.T.S., Van Dijk D.J., Huétink J. ; "Elastic effects in polypropylene at high strain rates", In Polymer Processing Society PPS 18 Conf. Proc., Guimãres - Portugal, 16-20 juin 2002.

[20] Billon N. ; Mécanique & Industries 4 (2003) 357-364.

[21] Rittel D. ; Mechanics of Materials 32 (2000) 131-147.

[22] Wattrisse B., Muracciole J.M., Chrysochoos A. ; Mécanique & Industries 4 (2003) 667-671.

[23] Chrysochoos A., Maisonneuve O., Martin G. ; ″Dissipative and Nondissipative Phenomena During an Elastoplastic Deformation Process″, In Structural Mechanics in Reactor Technology - Inelastic Behaviour of Metals and Constitutive Equations Conf. Proc., Lausanne -Suisse; aout 1987.

[24] Wattrisse B., Muracciole J.M., Chrysochoos A. ; International journal of thermal sciences 41 (2002) 422-427.

[25] Luo W., Yang T., Li Z., Yuan L. ; International Journal of Solids and Structures 37 (2000) 887-897.

[26] Zhou Y., Mallick P.K. ; Polymer Engineering and science 42 N°12 (2002) 2449-2460.

[27] Devisme S., Temimi N., Billon N ; ″Etude expérimentale du comportement de polymères thermoplastiques sous sollicitation triaxiale″, In DEPOS 19 Conf. Proc., Vienne, octobre 2004.

[28] Zebarjad S.M., Bagheri R., Lazzeri A., Serajzadeh S. ; Materials and Design 24 (2003) 105-109.

[29] Thio Y.S., Argon A.S., Cohen R.E., Weinberg M. ; Polymer 43 (2002) 3661-3674.

[30] Al-Abdujabbar A., Pan J. ; Polymer Engineering and science 38 N°7 (1998) 1031-1038.

[31] Bougaut O., Rittel D. ; International Journal of Solids and Structures 38 (2001) 2517-2532.

[32] Lemaître J., Desmorat R., Sauzay M. ; Eur. J. Mech. A./Solids 19 (2000) 187-208.

[33] Rousselier G. ; Journal of the Mechanics and Physics of Solids 49 (2001) 1727-1746.

[34] Zheng M., Lauschke U., Kuna M. ; Computational Materials Science 19 (2000) 170-178.

[35] Meyer J.Ph. ; "Etude expérimentale du renforcement du polyéthylène terephtlate par des élastomères coeur-coquille ; Relations microstructure-résistance au choc", thèse de doctorat de l’Ecole des Mines de Paris, 1999.

[36] Layouni K., Laiarinandrasana L., Piques R. ; "Experimental investigation and modelling of compressibility in carbon black reinforced natural rubber", In 12th Deformation, Yield and Fracture of Polymers Conf. Proc., Cambridge - UK, 7-10 avril 2003.

[37] Burr A. ; "Micromécanique et comportement de matériaux hétérogènes", thèse de doctorat de l’université Paris 6, 1995.

[38] Schmitt N., Berthaud Y., Poirier J. ; Journal of the European Ceramic Society 20 (2000) 2239-2248.

[39] Lemaître J., Chaboche J.L. ; "Mécanique des matériaux solides", Greco – Dunod, Paris, 2ème édition, 2001.

[40] Lemaître J. ; "A course on damage mechanics", Springer-Verlag, Berlin, 1ère édition, 1992.

[41] Knockaert R. ; "Etude expérimentale et numérique de la localisation de la déformation lors de la mise en forme de produits minces", thèse de doctorat de l’Ecole des Mines de Paris, 2001.

[42] Rice J.R., Tracey D.M. ; J. Mech. Phys. Solids 17 (1969) 201-217.

[43] Staub C. ; "Modélisation dynamique des procédés de forgeage", thèse de doctorat de l’Institut National des Sciences Appliquées de Lyon, 1998.

[44] Staub C., Boyer J.C. ; Journal of Materials Processing Technology 77 (1998) 9-16.

[45] Boyer J.C., Vidal-Sallé E., Staub C. ; Journal of Materials Processing Technology 121 (2002) 87-93.

[46] Castagnet S. ; "Comportement mécanique du PVDF : compétition entre cavitation et écoulement visqueux", Thèse de Doctorat de l’université de Poitiers, 1998.

Références bibliographiques du chapitre IV

[1] Williams J.G. ; "Fracture mechanics of polymers", 1st ed., Chichester : Ellis Horworod limited, 1984, 302 p.

[2] Leevers P.S. ; Polymer engineering and science 36 (1996) 2296-2305.

[3] Richardson D.E. and Goree J.G. ; "Experimental verification of a new two parameter fracture model", Fracture mechanics: twenty-third Symposium, ASTM STP 1189 (1993) 738-750.

[4] Selvarathinam, A.S. and Goree, J.G. ; Engineering Mechanics 60 (1998) 543-561.

[5] Clutton E. ; "Essential work of fracture", In : Fracture mechanics testing methods for polymers, adhesives and composites. 1st ed. Moore, D.R., Pavan, A. and Williams, J.G. Oxford : Elsevier science Ltd. and ESIS( 2001) 177-195.

[6] Tam W.Y., Cheung T., Li R.K.Y. ; Polymer Testing 15 (1996) 363-379.

[7] Li Q.M. ; International Journal of Solids and Structures 38 (2001) 6997-7013.

[8] Gaziev E. ; International Journal of Solids and Structures 38 (2001) 7681-7690.

[9] Oyane M.; Bulletin of the Japan Society of Mechanical Engineers 15 (1972) 1507-1513.

[10] Zheng M., Lauschke U., Kauna M. ; Computational materials science 19 (2000) 170-178.

[11] Cockroft M.G., Latham D.J.; Journal of the Institute of Metals 96 (1968) 33-39.

[12] Norris D.M. ; Journal of Engineering Materials and Technology 100 (1978) 279-286.

[13] Montheillet F., Briottet L. ; "Techniques de l’ingénieur", M601, 1-12.

[14] Hanim S., Ahzi S. ; International journal of plasticity 17 (2001) 1215-1244.

[15] Zhurkov S.N. ; International Journal of Fracture 1 (1965) 311.

[16] Dremin A.N., Molodets A.M.; "On the spall strength of metals", In: Proceeding of the international Symposium on Intense Dynamic Loading and its Effects, Beijing, China (1986) 13-21.

[17] Tuler F.R., Bucher B.M.; International Journal of Fracture Mechanics 4 (1968)431.

[18] Barbee T.W., Seaman Jr, Crewdson R.L., Curran D.R.; Journal of materials 7 (1972) 393-401.

[19] Rajendran A.M., Dietenberger M.A., Grove D.G.; J. Appl. Phys. 65 (1989) 1521-1527.

[20] Rice J.R., Tracey D.M. ; J. Mech. Phys. Solids 17 (1969) 201-217.

[21] Staub C. ; "Modélisation dynamique des procédés de forgeage", thèse de doctorat de l’Institut National des Sciences Appliquées de Lyon, 1998.

[22] Staub C., Boyer J.C. ; Journal of Materials Processing Technology 77 (1998) 9-16.

[23] Boyer J.C., Vidal-Sallé E., Staub C. ; Journal of Materials Processing Technology 121 (2002) 87-93.

[24] Budiansky B., Hutchinson J.W., Slutsky S.; "Void growth and collapse in viscous solids", In : The R. Hill 60th Anniversary Volume. Hopkins H.G. & Sewell M.J. Oxford : pergamon Press Ltd. (1982) 13-44.

[25] Gurson A.L. ; Journal of Engineering Materials and Technology January (1977) 1-15.

[26] Tvergaard V. ; International Journal of Fracture 17 (1981) 389-407.

[27] Tanaka K., Mori T., Nakamura T.; Philosophical Magazine 21 (1970) 267-279.

[28] Bucknall C.B., Smith R.R. ; Polymer 6 (1965) 437-446.

[29] Sternstein S.S., Ongchin L. ; Polymer 10 (1969) 1117-1124.

[30] Sternstein S.S., Ongchin L. ; Polymer 10 (1969) 1117-1124.

[31] Lemaître J., Chaboche J.L. ; "Mécanique des matériaux solides", Greco – Dunod, Paris, 2ème édition, 2001.

[32] Lemaître J. ; "A course on damage mechanics", Springer-Verlag, Berlin, 1ère édition, 1992.

[33] Cagnoux J.; "Déformation et ruine d’un verre pyrex soumis à un choc intense : étude expérimentale et modélisation du comportement", thèse d'état, Université de Poitiers, 1985.

[34] Wanjia Z., Yuanjin Z., Chunxiang S., Wu W.; "Study on dynamic damage accumulation for the stainless steel", In: Proceeding of the international Symposium on Intense Dynamic Loading and its Effects, Chengdu, China (1992) 339-443.

[35] Wang T.J. ; Engineering Fracture Mechanics 51 (1995) 275-279.

[36] Weibull W. ; J. Appl. Mech. 18 (1951).

[37] O’Dowd N.P., Lei Y., Busso E.P.; Engineering Fracture Mechanics 67 (2000) 87-100.

[38] Fang Z., Harrison J.P. ; International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences 39 (2002) 459-476.

[39] Becker T.L., Cannon R.M., Ritchie R.O.; Engineering Fracture Mechanics 69 (2002) 1521-1555.

[40] Christensen R.M., Glaser R.E. ; J. Appl. Mech. 52 (1985).

Références bibliographiques du chapitre V

[1] Lemaitre J., Chaboche J.L. ; "Mécanique des matériaux solides", Greco – Dunod, Paris, 2ème édition, 2001.

[2] Lemaitre J. ; "A course on damage mechanics", Springer-Verlag, Berlin, 1ère édition, 1992.

[3] Salençon J. ; "Mécanique des milieux continus. Tome I : Concepts généraux", Editions de l’école polytechnique, 2001.

[4] Germain P., Muller P. ; "Introduction à la mécanique des matériaux solides", Masson, Paris, 2ème édition, 1995.

[5] Tillier Y. ;"Identification par analyse inverse du comportement mécanique des polymères solides ; applications aux sollicitations multiaxiales et rapides", Thèse de Doctorat de l’Ecole des Mines de Paris, 1998.

[6] G’Sell C., Jonas J.J. ; J. Mat. Sci. 14 (1979) 583-591.

[7] G’Sell C. ; Rev. Phys. Appl. 23 (1988) 1085-1101.

[8] Sternstein S.S., Ongchin L; American Chemistry Society Polymers 10 (1969) 1117-1124.

[9] Drucker D.C., Prager W.; Quat. Appl. Meth 10-2 (1952) 157-165.

[10] Schmit F. ;"Approches mécaniques globale et locale de la rupture de polycarbonate", Thèse de Doctorat de l’Ecole Centrale de Paris, 1989.

[11] Renon N. ;"Simulation numérique par éléments finis des grandes déformations des sols. Application à la Scarification", Thèse de Doctorat de l’Ecole des Mines de Paris, 2002.

[12] Raghava R., Caddel R.M., Yeh G.S.Y. ; J. Mat. Sci. 8 (1973) 225-232.

[13] Ehlers W. ; Arch. Appl. Mech 65 (1995) 246-259.

[14] Aubertin M., Li L.; International Journal of Plasticity 20 (2004) 2179-2208.

[15] Kim Y., Kang S.; Polymer Testing 22 (2003) 197-202.

[16] Lyon R. E. ; Polymer engineering and Science 26 (1989) 769-772.

[17] Gurson A.L. ; Journal of Engineering Materials ans Technology January (1977) 1-15.

[18] Burr A. ; Communication interne, Centre de mise en forme des matériaux, Ecole des mines de Paris.

[19] Croix P. ;"Endommagement et rupture des métaux anisotropes pour la dynamique de le crash de véhicules", Thèse de Doctorat de l’Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis, 2002.

Table of content

Introduction generale - objectifs de l’etude

chapitre i materiaux de l’etude – application industrielle

i.1. les formulations de l’etude

i.1.a. structure moleculaire du polypropylene

i.1.b. structures cristallines du polypropylene

i.1.c. morphologie semi cristalline du polypropylene – structure des pieces injectees .

i.1.d. les polypropylenes industriels

i.1.e. les materiaux de l’etude

i.1.f. mise en forme par injection des eprouvettes

i.2. caracterisation initiale

i.3. elements de caracterisation en grandes deformations

i.3.a. elements sur les mecanismes de deformation des polymeres

i.3.a.1. deformation des polymeres semi cristallins

i.3.a.2. les polymeres renforces

i.3.a.3. conclusion.

i.3.b. impact multiaxial sur piece-type

i.3.b.1. protocole experimental.

i.3.b.2. reponse des polypropylenes

i.3.c. impact multiaxial sur plaques

i.3.c.1. protocole experimental

i.3.c.2. reponse des polypropylenes

i.4. conclusion - campagnes d’essais

chapitre ii comportement viscoelastique en petites deformations

ii.1. introduction.

ii.2. elements sur les relaxations du polypropylene

ii.3. protocole experimental

ii.3.a. technique utilisee

ii.3.b. choix d’une zone de prelevement .

ii.4. reponse des polypropylenes

ii.4.a. sensibilite a la temperature

ii.4.b. sensibilite a la frequence

ii.5. conclusion.

chapitre iii comportement thermo - mecanique en grandes deformations

iii.1. traction uniaxiale monotone sur eprouvettes lisses

iii.1.a. protocole experimental et depouillement des essais de traction.

iii.1.b. homogeneite de la deformation.

iii.1.c. incompressibilite

iii.1.d. dissipation intrinseque

iii.1.e. thermodependance et effet de l’echauffement.

iii.1.f. sensibilite a la vitesse de deformation

iii.1.g. anisotropie du comportement .

iii.1.h. conclusion.

iii.2. traction uniaxiale monotone sur eprouvettes entaillees

iii.2.a. protocole experimental

iii.2.b. deformation le long du ligament

iii.2.c. heterogeneite de l’endommagement en epaisseur

iii.2.d. influence de l’etat de triaxialite des contraintes

iii.2.e. dissipation intrinseque..

iii.2.f. scenario de l’endommagement.

iii.2.g. conclusion.

iii.3. mesure de l’endommagement

iii.3.a. definition de la variable d’endommagement

iii.3.b. protocole experimental

iii.3.c. evolution du parametre d’endommagement

iii.3.d. modelisation de l’endommagement

iii.3.e. conclusion.

iii.4. chargement en cisaillement

iii.4.a. dispositifs experimentaux

iii.4.a.1. dispositif de double cisaillement

iii.4.a.2. dispositif de glissement simple ou iosipescu

iii.4.b. resultats et discussion

iii.4.b.1. phenomene de cavitation

iii.4.b.2. homogeneite de la deformation

iii.4.b.3. comportement intrinseque

iii.4.b.4. anisotropie du comportement

iii.4.c. conclusion.

iii.5. chargement en compression.

iii.5.a. protocole experimental

iii.5.b. comportement intrinseque

iii.5.c. conclusion.

iii.6. contrainte au seuil de plasticite.

iii.6.a. influence de la nature du chargement - sensibilite a

la vitesse de deformation.

iii.6.b. enveloppe de plasticite

iii.6.c. conclusion

iii.7. synthese

chapitre iv rupture des polypropylenes

iv.1. les criteres de rupture : revue bibliographique.

iv.1.a. mecanique elastique et elasto-plastique lineaire de la rupture

iv.1.a.1. discussion

iv.1.b. criteres phenomenologiques appliques aux materiaux fragiles

iv.1.b.1. discussion.

iv.1.c. criteres phenomenologiques appliques aux materiaux ductiles

iv.1.c.1. criteres bases sur une analyse du champ de contraintes

iv.1.c.2. criteres bases sur le calcul d’un temps de rupture

iv.1.c.3. discussion

iv.1.d. criteres bases sur une identification de l’endommagement

iv.1.d.1. criteres bases sur un volume ou une taille critique de cavites

iv.1.d.2. criteres d’amorÇage de craquelures

iv.1.d.3. criteres bases sur l’introduction d’une variable d’endommagement

iv.1.d.4. discussion.

iv.1.e. statistique de weibull .

iv.1.f. conclusion.

iv.2. elements sur la rupture de nos polypropylenes

iv.2.a. fractographie.

iv.2.b. sites d’amorÇage de la rupture

iv.2.c. evolution des grandeurs mecaniques

iv.2.d. statistique de la rupture.

iv.3. conclusion..

chapitre v modelisation et simulation du comportement mecanique

v.1. cadre thermodynamique general

v.1.a. enonces fondamentaux de la thermodynamique

v.1.b. potentiel thermodynamique – lois d’etat

v.1.c. potentiel de dissipation

v.2. comportement elastique endommageable

v.2.a. potentiel d’energie libre

v.2.b. loi de comportement.

v.3. comportement viscoplastique endommageable

v.3.a. potentiel d’energie libre .

v.3.b. potentiel de dissipation

v.3.c. surface de charge d’un materiau incompressible

v.3.d. surfaces de charge impliquant la pression hydrostatique

v.3.d.1. criteres lineaires en pression

v.3.d.2. criteres non-lineaires en pression .

v.3.e. surface de charge choisie

v.4. loi de comportement

v.5. validation numerique

v.5.a. identification des parametres de la loi de comportement

v.5.b. validation lors de sollicitations simples .

v.5.b.1. traction uniforme sur eprouvettes lisses

v.5.b.2. traction cyclique

v.5.b.3. compression

v.5.b.4. cisaillement iosipescu

v.5.c. discussion de l’apport de notre formalisme

v.5.c.1. apport d’un critere piezo-dependant.

v.5.c.2. apport d’une variable d’endommagement

v.5.d. application aux sollicitations complexes

v.5.e. conclusion

v.6. extrapolation aux essais d’arcan.

v.6.a. presentation des essais

v.6.b. validation a partir des grandeurs globales

v.6.c. rupture

v.6.d. conclusion

v.7. synthese

conclusions & perspectives

annexe i : influence de la gÉomÉtrie des Éprouvettes de cisaillement iosipescu

Statistiques de consultation

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