Lin SUN: " Étude numérique et expérimentale du comportement mécanique des polymères amorphes sur des modèles d’ordre fractionnaire"

Résumé : Les polymères amorphes présentent un comportement viscoélastique complexe, fortement sensible à la température et au taux de déformation. Leurs propriétés mécaniques jouent un rôle essentiel dans la modélisation numérique et l’évaluation des performances à long terme dans les applications d’ingénierie. Cette thèse propose une étude intégrant approche expérimentale et approche numérique du polycarbonate (PC), fondée sur l’utilisation innovante de modèles d’ordre fractionnaire. Des essais de compression uniaxiale, réalisés à vitesse de déformation constante, en fluage et en relaxation des contraintes, ont permis de constituer des données de référence. Des modèles viscoélastiques fractionnaires ont été développés pour décrire les comportements en fluage et en relaxation, parmi lesquels un cadre à ordre fractionnaire variable, où l’ordre évolue en fonction de la déformation, a été introduit afin de représenter la réponse contrainte-déformation en dessous et au-dessus de la température de transition vitreuse. Les paramètres des modèles ont été identifiés à l’aide d’une approche bayésienne, garantissant à la fois précision et quantification des incertitudes. Le cadre de modélisation a ensuite été étendu pour prendre en compte les dépendances vis-à-vis du taux de déformation et de la température. Les modèles unidimensionnels ont par la suite été généralisés en trois dimensions pour caractériser le comportement viscoélastique des polymères dans des structures complexes. Enfin, un modèle de Kelvin-Voigt fractionnaire tridimensionnel a été implémenté dans un environnement éléments finis afin de simuler les essais de compression. Les résultats numériques ont été comparés aux données expérimentales, confirmant la robustesse et l’efficacité prédictive de l’approche proposée.

Composition du jury : 

M. Abdelkhalak El Hami, Professeur, INSA de Rouen, Rapporteur
M. Abel Cherouat, Professeur, Université de Technologie de Troyes, Rapporteur
M. Sihao Deng, Professeur, Université de Technologie de Belfort-Montbéliard, Examinateur
M. Yves Béreaux, Maître de conférences HDR, Université de Nantes, Examinateur
M. Jordan Biglione, Maître de conférences, Université de Tours, Examinateur
M. Yongxing Wang, Lecteur, University of Leeds, Examinateur
M. Thierry Barrière, Professeur, Université Marie et Louis Pasteur, Directeur de thèse
M. Gang Cheng, Maître de Conférences HDR, INSA Centre Val de Loire, CoDirecteur de thèse

Localisation : Amphithéâtre JJ Gagnepain - Institut FEMTO-ST, TEMIS, 15 B, avenue des Montboucons, 25000 Besançon