Modélisation du comportement tribologique des élastomères chargés

Abstract

La modélisation du comportement anisotrope des matériaux renforcés de fibres, come le caoutchouc, est actuellement de grande importance pour de nombreux secteurs industriels. En effet, une description précise de la réponse et l’endommagement mécaniques de tels matériaux permet d’augmenter la durée de vie de ces matériaux qui généralement évolue sous plusieurs conditions d’environnement. Dans cette investigation, la théorie et l’analyse par la méthode des éléments finis du matériau anisotrope renforcé sont présenté. Le modèle mécanique adopté pour cette étude est implémenté dans uns code calcul « Abaqus » en utilisant un schéma implicite. Une famille de fibre est considérée dans ce travail. L’effet de l’orientation des fibres, compressibilité, incompressibilité et paramètres du matériau sont mises en évidence. Les résultats obtenus montrent la capacité du modèle de reproduire des résultats connus et une orientation optimale peut être retrouvée. Plus loin, nous avons pris en compte l’endommagement du matériau sous chargement monotone et cyclique, connu par l’effet Mullins. En introduisant cet accouplement nous permet de distinguer le changement de rigidité due à l’orientation des fibres, l’état compressibilité, l’état incompressible et le choix des paramètres du matériau et l’endommagement dans le matériau. La deuxième partie de l’étude du matériau hyperélastique est sa caractérisation expérimentale à la résistance à l’usure. Nous sommes confrontés aux difficultés complexes pratiques et la mise en oeuvre d’une étude expérimentale due aux complexités des mécanismes de déformations et d’arrachement de la matière à la surface et les interactions très marquées entre les paramètres tribologiques. Nous avons présenté des résultats pour l’étude de deux type de contact : contact Plan/Plan et contact linéaire. L’étude de l’interaction « matériau/indenteur » implique des actions dépendante et momentané des différents paramètres tribologiques. En conséquent, le phénomène régissant cette interaction n’est pas aisé à expliquer. L’analyse de l’influence des paramètres tribologique sur l’usure des élastomères nous a conduits à développer un schéma de modèle d’usure analogue au modèle de coupe en usinage. La visualisation de l’état de dégradations des élastomères au MEB nous fournit des informations sur la morphologie des facies d’usure et des débris arrachés par frottement aux surfaces de contact.