Contribution à la modélisation du comportement dissipatif des élastomères chargés : D'une modélisation micro-physiquement motivée vers la caractérisation de la fatigue

This work integers a large cooperation between the LMA and the Eurocopter society dealing with caracterisation and model of filled elastomers behavior (thermic behavior, thermo-mechanic...).This thesis is devoted to the fatigue behavior and its model for filled silicate elastomer.Firstly, thanks to hypothesis about mechanisms of interaction filler/matrix and behaviors of different phases, we propose two rheological hyper-visco-plastic models allowing to convey statistically the macroscopic behavior of this material.Then, an experimental campaign of fatigue tests on tension and double shearing samples is realised. This one allow to follow the behavior evolution along the fatigue process at different levels of fatigue (numbers of cycles) and for various fatigue configurations (frequencies, deformations...). For each level of fatigue, caracterisation tests (quasi-static, relaxation, triangular tests) are carried out. An identification strategy on experimental caracteristic results is developed. It allows to determine the parameters of statistical models and to deduce their fatigue evolution.A fatigue damage model is then proposed, including hypothesis of isotripic fatigue, linear cumul and an energetic evolution.
Ces travaux s'inscrivent dans le cadre d'un programme pluriannuel de recherche que nous menons pour le compte d'Eurocopter. Plusieurs volets de ce projet qui porte sur la modélisation et la caractérisation du comportement d'un élastomère silicone chargé en silice, ont été traités lors de précédentes thèses (comportement à froid, couplage thermo-mécanique, comportement dynamique multi-fréquenciel...).La présente thèse, est consacrée à la modélisation du comportement en fatigue de ces élastomères.Dans un premier temps, en postulant des hypothèses sur les mécanismes d'interaction agglomérats de charges / gomme et sur les comportements respectifs des différentes phases, nous proposons deux modèles hyper-visco-plastique traduisant de façon statistique le comportement macroscopique du matériau.S'en suit une campagne d'essais de fatigue, en traction uniaxiale et en double-cisaillement, qui permet de suivre le comportement du matériau à différentes étapes (nombre de cycles) et selon différentes configurations (amplitude, fréquence de sollicitation, pré-déformation...) de fatigue.A chaque étape de fatigue, des essais de caractérisation (quasi-statiques, relaxation, essais triangulaires à différentes vitesses de déformation) sont réalisés. Une procédure d'identification sur les résultats expérimentaux permet, ensuite, de déterminer les paramètres des modèle statistiques hyper-visco-plastiques et d'en déduire leur évolution avec la fatigue. Un modèle d'endommagement de fatigue est donc proposé, moyennant l'hypothèse de cumul linéaire et un critère d'évolution énergétique.