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Conference papers

Mécanismes de propagation de fissures de fatigue dans les élastomères sous chargements uni- et multiaxiaux

Résumé : L’étude de la fatigue des élastomères a débuté par les travaux fondateurs de Cadwell et al. en 1940. Ces premiers travaux, réalisés à des rapports de « charge » différents avec des éprouvettes non endommagées, ont permis de mettre en évidence le renforcement en fatigue (augmentation du nombre de cycles à rupture) du caoutchouc naturel chargé de noirs de carbone (F-NR) pour des rapports de charge strictement positifs et ce, même si le chargement maximum appliqué augmente. Cette particularité de la réponse en fatigue distingue les élastomères cristallisables sous tension comme le caoutchouc naturel, des élastomères non-cristallisables sous tension comme le copolymère de styrène et de butadiène (SBR; Fielding, 1943). Par la suite, Beatty (1964) proposa une géométrie d’éprouvette adaptée à la fatigue, mais pour laquelle les champs mécaniques locaux n’étaient pas accessibles. Les travaux qui suivirent (jusqu’à la fin des années 80) privilégièrent alors une approche en propagation de fissure, cette dernière bénéficiant de développements analytiques (Rivlin et Thomas, 1953) pour analyser les résultats.Avec l’avènement du numérique et notamment l’utilisation des éléments finis en mécanique des élastomères, il a été possible d’accéder aux champs mécaniques locaux dans les zones de d’amorçage et de propagation de fissure d’éprouvettes testées, initialement exemptes d’endommagement. Les années 90 ont ainsi vu de nombreuses approches visant à prédire la durée de vie à amorçage de fissure macroscopique. Même si les grandeurs d’endommagement qui furent proposées, issues de la mécanique des milieux continus, prédisent de manière satisfaisante la fin de vie en condition de chargement uni-axial, elles ne sont pas transposables en l’état à la fatigue multi-axiale. Ceci s’explique principalement par le fait que ces grandeurs ne tiennent pas compte de la physique des phénomènes d’endommagement. Les années 2000 ont donc vu le lancement de plusieurs travaux sur la caractérisation de l’endommagement en fatigue uni- et multi-axiale des élastomères (André, 1999; Robisson, 2000; Saintier, 2000; Mars, 2001; Le Cam, 2005). Ces travaux ont posé les bases de l’étude des mécanismes d’amorçage et de propagation de fissures à l’échelle microscopique destinée à la formulation de grandeurs d’endommagement. A la fin des années 2000, il est communément admis que l’amorçage d’une fissure macroscopique, correspond en réalité à de la propagation à l’échelle microscopique et c’est dans cette vision de l’endommagement que se sont construites les grandeurs d’endommagement basées sur des approches par plans critiques (Saintier, 2000; Mars, 2001) ou énergétiques (utilisant par exemple la mécanique des forces configurationnelles (Verron et al., 2006 et 2008)). Le travail qui est présenté ici vise à faire un point sur les mécanismes de fissuration en fatigue uni- et multi-axiale, aux échelles macro- et microscopiques et pour un caoutchouc naturel chargé de noirs de carbone. Le caoutchouc naturel fait partie des matériaux élastomères les plus utilisés dans l’industrie et est doté de propriétés particulières, la capacité de cristalliser sous tension pour ne citer qu’elle.
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https://hal-univ-rennes1.archives-ouvertes.fr/hal-01448452
Contributor : Jean-Benoît Le Cam <>
Submitted on : Friday, January 27, 2017 - 11:22:35 PM
Last modification on : Saturday, May 16, 2020 - 9:24:42 PM
Long-term archiving on: : Saturday, April 29, 2017 - 3:59:32 AM

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  • HAL Id : hal-01448452, version 1

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Jean-Benoit Le Cam. Mécanismes de propagation de fissures de fatigue dans les élastomères sous chargements uni- et multiaxiaux. Colloque National MECAMAT, Jan 2017, Aussois, France. ⟨hal-01448452⟩

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