Présentation

Article interactif

1 - DESCRIPTION DU COMPORTEMENT MÉCANIQUE DES POLYMÈRES SOLIDES

2 - CONSÉQUENCES SUR LA MISE EN ŒUVRE DES ESSAIS DE DURETÉ

3 - ÉTUDE DE LA VISCOÉLASTICITÉ PAR INDENTATION INSTRUMENTÉE

4 - CARACTÉRISTIQUES D’ÉLASTO-VISCOPLASTICITÉ

5 - CONCLUSION

6 - GLOSSAIRE

7 - SIGLES, NOTATIONS ET SYMBOLES

Article de référence | Réf : AM3139 v1

Étude de la viscoélasticité par indentation instrumentée
Identification du comportement mécanique des polymères grâce à des essais de dureté instrumentés>

Auteur(s) : Eric FELDER

Relu et validé le 24 janv. 2024

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

Version en anglais English

RÉSUMÉ

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’article

Auteur(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 :

  • dureté des corps et analyse qualitative [M 4 154];

  • dureté des métaux courants. Cas limite rigide-plastique [M 4 155];

  • dureté des matériaux. Influence de l’élasticité [M 4 156];

  • dureté des corps. Analyse d’autres comportements [M 4 157].

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 95% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-am3139


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

ABONNEZ-VOUS

Version en anglais English

3. Étude de la viscoélasticité par indentation instrumentée

Les polymères présentant une viscoélasticité à faible déformation, les études par indentation de leur comportement viscoélastique utilisent des indenteurs sphériques ou de petits incréments de déplacement d’un indenteur conique afin d’imposer au matériau des déformations faibles.

3.1 Rhéologie fréquentielle

HAUT DE PAGE

3.1.1 Procédure et interprétation théorique

Sur les machines d’indentation les plus performantes, la force est appliquée à l’aide d’un solénoïde et on peut obtenir la mesure en continu de la raideur de contact (Continuous Stiffness Measurement – CSM) en superposant au chargement exponentiel une oscillation sinusoïdale de force de très faible amplitude δP 0 : P = P 0eγt + δP 0eiωt . Les petites décharges temporaires permettent de suivre tout au long de l’indentation la raideur de contact S.

Grâce à cet appareillage, il est aussi possible de mesurer le module complexe E(iω) d’un polymère après application d’une précharge P 0 que l’on maintient constante tout en faisant osciller avec de très faible amplitude la force : P = P 0 + δP 0eiωt . On mesure le déplacement associé δh, qui est déphasé de l’angle φ :

{δP=δP0eiωtδh=δh0ei(ωt+φ) ( 7 )

Toutefois, pour interpréter ces...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 95% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

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.

Obtenez CerT.I., la certification
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

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Étude de la viscoélasticité par indentation instrumentée
Sommaire
Sommaire

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...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 93% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

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

ABONNEZ-VOUS

Sommaire

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 %.


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

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

ABONNEZ-VOUS