Présentation
EnglishRÉSUMÉ
Le comportement mécanique des polymères solides (viscoélasticité à faible déformation, élasto-viscoplasticité avec écrouissage à plus forte déformation) est d'abord présenté. Puis on montre comment la conduite judicieuse des essais d’indentation instrumentée (suivi de la force et du déplacement lors des phases de pénétration et de retrait de l’indenteur) et la simulation numérique des essais permettent d’identifier les grandeurs caractérisant la rhéologie des polymères pour des modèles rhéologiques de complexité croissante.
Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.
Lire l’articleAuteur(s)
-
Eric FELDER : Ingénieur civil des Mines de Paris - Docteur es Sciences - Maître de Recherches Honoraire à Mines-ParisTech, Paris, France
INTRODUCTION
Depuis l’invention de l’essai de dureté par Brinell vers 1900 en utilisant comme indenteur une bille d’acier dur et en mesurant la taille de l’empreinte résiduelle sur une tôle d’acier, la mise en œuvre de cet essai s’est considérablement diversifiée : utilisation de pyramides en diamant (Vickers, Knoop et Berkovich) et de billes en carbure de tungstène lié cobalt WC-Co, développement de machines de micro-dureté et de nano-indentation, mesure de la courbe force P-déplacement durant les phases où la pénétration h de l’indenteur augmente, puis diminue (essai d’indentation instrumentée). Ces essais se pratiquent sur la plupart des matériaux : alliages métalliques, céramiques et polymères. Les articles précédents (voir ci-dessous) ont présenté l’interprétation mécanique de l’essai de dureté dans le cas principalement des alliages métalliques, tout en précisant certains points relatifs aux céramiques. Les polymères sont de plus en plus utilisés comme revêtements dans les industries automobiles, mécaniques et optiques et on ne dispose le plus souvent que des essais d’indentation instrumentée pour caractériser leurs propriétés mécaniques. Le but de cet article est de présenter d’abord les caractéristiques principales du comportement mécanique des polymères, puis de montrer comment on peut les déterminer à partir des résultats des essais d’indentation instrumentée.
Cet article est le dernier d’une série de cinq articles, les quatre précédents sont :
MOTS-CLÉS
comportement viscoélastique comportement élasto-viscoplastique paramètres rhéologiques polymères solides
DOI (Digital Object Identifier)
Cet article fait partie de l’offre
Plastiques et composites
(397 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Présentation
1. Description du comportement mécanique des polymères solides
La microstructure des polymères solides est très complexe, ce qui explique la complexité de leur comportement mécanique (rhéologie). Ils sont constitués de macromolécules qui interagissent par l’intermédiaire de forces de van der Waals. Ils peuvent être totalement amorphes ou semi-cristallins. Leurs températures de changement d’état, température de transition vitreuse T g pour la phase amorphe, température de fusion T F de la phase cristalline, peuvent être inférieures ou supérieures à la température ambiante. Ces faits expliquent la complexité de leurs caractéristiques rhéologiques. Il est toutefois possible d’en proposer une description quantitative et d’évaluer simplement les conséquences pour la pratique de l’essai de dureté. Le lecteur pourra trouver un exposé plus complet de toutes ces notions dans l’article [AM 3 115]du présent traité.
1.1 Viscoélasticité aux faibles déformations
Aux faibles déformations, les polymères sont viscoélastiques, c’est-à-dire que du fait des interactions entre macromolécules, leur comportement dépend du temps de la sollicitation. Ainsi, lors d’un cycle de déformation où contrainte et déformation reviennent à zéro, la courbe de chargement n’est pas superposée à la courbe de décharge : l’aire définie par ces deux courbes correspond à l’énergie dissipée. On peut caractériser ce comportement par des essais de relaxation ou de fluage....
TEST DE VALIDATION ET CERTIFICATION CerT.I. :
Cet article vous permet de préparer une certification CerT.I.
Le test de validation des connaissances pour obtenir cette certification de Techniques de l’Ingénieur est disponible dans le module CerT.I.
de Techniques de l’Ingénieur ! Acheter le module
Cet article fait partie de l’offre
Plastiques et composites
(397 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Description du comportement mécanique des polymères solides
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - WILLIAMS (M.L.), LANDEL (R.F.), FERRY (J.D.) - Temperature dependence of relaxation mechanisms in amorphous polymers and other glass forming liquids. - J. Am. Chem. Soc., 77 : p. 3701-3706 (1955).
-
(2) - G’SELL (C.), HAUDIN (J.-M.) (Ed.) - Introduction à la mécanique des polymères. - Institut National Polytechnique de Lorraine, Vandœuvre les Nancy 430 pages (1994).
-
(3) - HOLT (D.L.) - The modulus and yield stress of glassy poly(methyl metacrylate) at strain rates up to 103 s−1 . - J. Appl. Polymer Sci. 12, p. 1653-1659 (1968).
-
(4) - BROWN (N.), BROSTOW (W.), CORNELIUSSEN (R.D.) (Ed.) - Yield behaviour of polymers, in Failure of plastics. - Hanser, Munich, p. 98-118 (1986).
-
(5) - BISILLIAT (M.L.) - Comportement mécanique d’un polycarbonate à grande vitesse de sollicitation. Étude expérimentale et simulation. - Thèse de doctorat en Sciences et Génie des Matériaux, École Nationale Supérieure...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
1.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
https://www.bruker.com/en/products-and-solutions/test-and-measurement/
https://www.royce.ac.uk/equipment-and-facilities/instrumented-indenter/
https://www.anton-paar.com/corp-en/products/group/instrumented-indentation-tester/
https://www.zwickroell.com/products/hardness-testing-machines/
HAUT DE PAGE1.2 Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
Commission Indentation de la SF2M (Société Française de Métallurgie et Matériaux)
https://sf2m.fr/commissions-thematiques/commission-indentation/
HAUT DE PAGE...
Cet article fait partie de l’offre
Plastiques et composites
(397 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
QUIZ ET TEST DE VALIDATION PRÉSENTS DANS CET ARTICLE
1/ Quiz d'entraînement
Entraînez vous autant que vous le voulez avec les quiz d'entraînement.
2/ Test de validation
Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.
Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.
Cet article fait partie de l’offre
Plastiques et composites
(397 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive