Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

THESE DE DOCTORAT DE L’UNIVERSITE PARIS VI Spécialité Mécanique présentée par G

THESE DE DOCTORAT DE L’UNIVERSITE PARIS VI Spécialité Mécanique présentée par GACEM Hatem pour obtenir le grade de Docteur de l’Université Pierre & Marie Curie - Paris VI Sujet de la thèse : COMPORTEMENT VISCO-HYPERELASTIQUE DES ELASTOMERES - Viscoélasticié non linéaire, Application aux Multicouches - Soutenue le le 12 Décembre 2007 devant le jury composé de : M. MULLER P., Professeur, IUT Cergy-Pontoise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Président M. CHEVALIER Y., Professeur, I. S. M. E. Paris . . . . . . . . . . . . . . . Directeur de thèse M. REZGUI B., Professeur, E. N. I. Tunis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Directeur de thèse M. LAIARINANDRASANA L., Maître de recherche, ENS Mines Paris . . . . Rapporteur M. HADDAR M., Professeur, E. N. I. Sfax, Tunisie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Rapporteur M. PASQUET T., Société Bosch, Paris . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Examinateur M. BEDA T., Maître de Conférences, E. N. S. P. Y., Cameroun . . . . . . . . . Codirecteur M. DION J. L., Maître de Conférences, I. S. M. E. Paris . . . . . . . . . . . . . . . Codirecteur M. SOULA M., Maître assistant, E. N. I. Tunis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Codirecteur REMERCIMENTS Ce travail s’inscrit dans le cadre d’une coopération entre l’université de Tunis Elamanar (Ecole Nationale d’Ingénieur de Tunis, Unité de Recherche Génie des Matériaux) et l’université de Paris VI (Institut Supérieur de Mé- canique de Paris). Une première partie de ce travail a été réalisée au sein de l’Unité de Re- cherche Génie des Matériaux (URGM) à l’École Nationale d’Ingénieurs de Tunis dirigée par le professeur M. REZGUI Brahim dont je remercie pour les moyens expérimentaux qui ont été mis à ma disposition ainsi que pour ses conseils. La seconde partie de la thèse a été réalisée au sein du Laboratoire d’Ingénierie des Systèmes Mécaniques et des Matériaux (LISMMA) à l’Insti- tut Supérieur de Mécanique de Paris dirigée par le Professeur M. RIVIERE Alain. Je tiens à remercier toutes les personnes du laboratoire LISMMA pour leur accueil et leur sympathie. Cette thèse doit son accomplissement au travail en groupe dont ont par- ticipé sans réserve mes directeurs de thèse M. CHEVALIER Yvon et M. REZGUI Brahim ainsi que M. DION Jean Luc et M. SOULA Mohamed. Je tiens à remercier chaleureusement M. CHEVALIER Yvon de m’avoir pro- posé ce sujet, pour son accueil et les moyens donnés pour réaliser ce travail dans de bonnes conditions. Je ne sais comment le remercier pour sa disponi- bilité, sa patience, ses conseils et tout ce qu’il a pu m’apprendre au cours de ces quatre années. Un grand merci à M. CASIMIR Jean Baptiste et M. BEDA Tibi pour toutes les discussions que nous avons eux sur le sujet. Je remercie vivement M. le Professeur MULLER Patrick qui m’a fait l’honneur de présider le jury. J’ai été également sensible à la participation de M. HADDAR Mohamed ainsi que M. LAIARINANDRASANA Lucien comme rapporteurs de ma thèse. 3 Je remercie M. PASQUET T., de la société BOSCH, d’avoir accepté de faire partie du membre du jury. La mise en place d’une partie des expériences de ce travail doit beaucoup à messieurs DION Jean Luc et SABBAH Hamidou. Si une thèse ne peut se réaliser hors d’un environnement scientique, le cadre humain est tout aussi indispensable. A ce titre, j’exprime toute ma reconnaissance aux personnels de l’Institut Supérieur de Mécanique de Paris. RESUME Le travail réalisé constitue une contribution à l’étude du comportement viscoélastique non linéaire des élastomères et se compose de quatre chapitres : Un premier chapitre bibliographique est consacré à introduire les propriétés mécaniques des élastomères, à savoir l’hyperélasticité et la viscoélasticité. Nous mettons l’accent sur la viscoélasticité non linéaire en terme de non li- néarité comportementale ainsi que géométrique. Dans le deuxième chapitre, une caractérisation expérimentale du com- portement en ﬂuage d’un élastomère, à court terme ainsi qu’à long terme, est présentée en premier lieu. Par la suite, un formalisme général original modélisant le comportement viscoélastique non linéaire des élastomères est développé. Dans cette optique, nous nous basons sur une généralisation de la loi de Knauss. Dans une troisième partie du deuxième chapitre, une approche de prévision de courbe maîtresse de ﬂuage à longue durée à partir d’essais de ﬂuage courts est présentée. On a vériﬁé par le biais des expériences que des courbes de ﬂuage à diﬀérentes contraintes sont liées par un facteur des translation qui dépendent habituellement de la contrainte et pertinemment du temps ce qui n’est pas classique par rapport à l’état de l’art. L’idée est basé sur une équivalence physique contrainte/temps. En se basant sur ce ré- sultat, le modèle de Knauss est appliqué avec succès dans le cadre des petites déformations, sur des essais courts à diﬀérentes charges pour prédire le com- portement au ﬂuage à longue durée. L’étude du comportement dynamique des élastomères sous préchage fera l’objet d’un troisième chapitre et présente une application du formalisme gé- néral développé dans le chapitre 2. En eﬀet, nous nous sommes intéressés à la modélisation du module dynamique d’un élastomère, dans le domaine temporel et fréquentiel, en intégrant l’eﬀet de la précharge. La modélisation est basée sur le couplage hyperélasticité-viscoélasticité. Dans un dernier chapitre, nous mettons en oeuvre les parties antérieures, 5 concernant la caractérisation et la modélisation du comportement mécanique des élastomères, au proﬁt de l’étude d’une problématique industrielle. Dans ce cadre, une caractérisation expérimentale et une modélisation du comporte- ment dynamique en cisaillement, sous précharge, d’une structure multicouche a été menée. C’est un composite élastomère/métal appelé ”Shim”, utilisé pour l’isolation vibroacoustique dans les systèmes de freinage. Le modèle développé permet de caractériser le comportement fréquentiel du composite en fonction de la précharge. Une étude comparative avec un modèle éléments ﬁnis est discutée. Mots clés : Élastomère, hyperélasticité, viscoélasticité non linéaire, grandes déformations, comportement dynamique, multicouches, caractérisation expé- rimentale. SUMMARY Visco-Hyperelastic behaviour of elastomers - Non linear viscoelasticity - - Application on multilayers - The work carried here constitutes a contribution to the study of the non- linear viscoelastic behaviour of elastomers and is composed of four chapters : A ﬁrst bibliographical chapter is devoted to introduce the mechanical pro- perties of elastomers, namely hyperelasticity and viscoelasticity. We stress nonlinear viscoelasticity in terms of behavioral and geometrical non linea- rity. In the second chapter, an experimental characterization of behaviour in creep of an elastomer, in the short term as in the long term, is initially presented. Thereafter, an original development generalising modelling the nonlinear vis- coelastic behaviour of elastomers is developed. Accordingly, our work is based on a generalization of Knauss’s law. In a third part of the second chapter, an approach of forecast of master curve of creep at long duration starting from short creep tests is presented. We have checked by means of the experiments that curves of creep to various constraints are bound by a factor of translation which usually depends on the constraint and pertinence of time which is unconventional in terms of the state of the art. The idea is based on physical stress/time equivalence. While based on this result, the Knauss’s model is applied successfully within the framework of small deformations, to short tests with various loads to predict behaviour with creep at long duration. The study of the dynamic behaviour of elastomers under preload will be stu- died in the third step and presents an application of the general formalism developed in chapter 2. Indeed, we were interested in the modelling of the dynamic module of an elastomer, in the temporal and frequential ﬁeld, by integrating the eﬀect of the preload. Modelling is based on hyperelasticity- viscoelasticity coupling. In the ﬁnal chapter, we implement the former parts, concerning the charac- terization and the modelling of the mechanical behaviour of elastomers, for 7 the study of industrial problems. Within this framework, an experimental characterization and a modelling of dynamic behaviour in shearing, under preload, of a multi-layer structure were carried out. It is an elastomer/metal composite called ” Shim ”, used for vibroacoustic isolation in brakes. The developed model makes it possible to characterize the frequential behaviour of the composite according to the preload. A comparative study with ﬁnite elements calculations is discussed. Key words : Elastomer, hyperelasticity, nonlinear viscoelasticity, great de- formations, dynamic behaviour, multi-layer, experimental characterization. Table des matières INTRODUCTION 17 0.1 Contexte de l’étude . . . . . . . . . . uploads/Geographie/ these-gacem.pdf