• Langue : Anglais
• Discipline : Mécanique, Énergétique et Sciences des matériaux
• Identifiant : 2014LIL10154
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 01/12/2014

Résumé en langue originale

Ce travail de thèse est une contribution à l’étude du couplage thermo-mécanique et de l’auto-échauffement en fatigue des élastomères renforcés. Dans une première partie, un modèle thermo-élastique physiquement fondé est développé pour décrire la réponse relaxée des élastomères renforcés en grandes transformations. Les effets de la température et du taux de renforts, étudiés expérimentalement sur un SBR renforcé, sont inclus dans la modélisation. Une méthode hybride expérimentale-éléments finis est proposée afin de déterminer simultanément la réponse thermo-mécanique locale et les paramètres du modèle. Les capacités prédictives du modèle proposé sont évaluées par des comparaisons à des simulations micromécaniques.Dans une seconde partie, un modèle thermo-visco-élastique physiquement fondé est développé, et implémenté dans un code de calculs par éléments finis, pour décrire l’auto-échauffement en fatigue des élastomères en grandes transformations. Les comparaisons entre le modèle proposé et les données expérimentales (en termes de réponse mécanique et d’évolution de température) obtenues sur un SBR renforcé, contenant un taux de renforts fixe, mettent en évidence les capacités prédictives de l’approche sur différentes conditions de chargement, en termes de vitesse et de déformation. Enfin, le modèle proposé est étendu pour prendre en compte l’effet du taux de renforts sur l’auto-échauffement. Après identification des paramètres sur un SBR renforcé avec un taux de renforts fixe, les capacités prédictives du modèle sont évaluées sur des SBR renforcés à différents taux de renforts et conditions de chargement.

Résumé traduit

This PhD dissertation deals with the thermo-mechanical coupling and the heat build-up of filled rubbers under fatigue. In a first part, a physically-based thermo-elastic model is developed to describe the large strain relaxed response of filled rubbers. The temperature and filler effects, experimentally observed on a filled SBR, are included in the modeling. A hybrid experimental-finite element method is proposed to determine simultaneously the local thermo-mechanical response and the model parameters. The predictive capabilities of the proposed model are examined by comparisons to micromechanical simulations. In a second part, a physically-based thermo-visco-elastic model is developed, and implemented into a finite element code, to describe the heat build-up of rubbers under large strain fatigue. Comparisons between the proposed model and the experimental data (in terms of mechanical response and temperature evolution) obtained on a filled SBR, containing a given filler content, point out the predictive capabilities of the approach on different loading conditions, in terms of strain rate and deformation. Finally, the proposed model is extended to account for the filler content effect on the heat build-up. After identification of the parameters on a filled SBR with a given filler content, the predictive capabilities of the model are evaluated on filled SBR with different filler contents and loading conditions.