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Séminaire Stéphane André et Christophe Baravian

Comportement thermomécanique d’un polymère semi-cristallin : du continuum aux mécanismes multi-échelles


Stéphane André et Christophe Baravian

Laboratoire d’Energétique et de Mécanique Théorique et Appliquée (LEMTA)
Nancy Université – CNRS UMR 7563, Vandoeuvre-Lès-Nancy

Nous nous proposons d’aborder dans ce séminaire la question de l’élaboration de lois de comportement en mécanique et plus particulièrement de la rhéologie solide d’un polyéthylène haute densité. Cette question est abordée d’abord sous l’angle expérimental : une métrologie fine a été mise au point permettant de coupler la production de l’observable macroscopique classique de l’ingénieur à d’autres observables, révélant les couplages multiphysiques à l’œuvre à des échelles plus fines.

Nous présenterons le dispositif expérimental mis au point autour d’une machine de traction. Il associe à un dispositif d’extensométrie vidéo, une mesure par imagerie IR des champs de source de chaleur exhibés par l’échantillon sous sollicitation et une mesure de l’endommagement subi par celui-ci, par analyse du champ de luminance rétrodiffusé par la matière sous excitation de lumière incohérente.

Nous montrerons le travail amont du métrologue-inverseur à partir des équations de la mécanique du continuum. Un résultat expérimental emblématique sera présenté pour montrer l’apport que peut offrir cette plate-forme métrologique. Nous pourrons alors passer dans une seconde partie, à la présentation de la modélisation thermodynamique utilisée pour modéliser le comportement du Volume Elémentaire Représentatif. Il s’agit d’une approche originale de thermodynamique des processus irréversibles traitant de l’irréversibilité sous l’angle de la thermodynamique chimique fondée par De Donder.

Nous évoquerons rapidement comment cette approche explique l’utilisation de lois de comportement à base de dérivées fractionnaires, très en vogue actuellement chez les polyméristes. Là encore, la démarche métrologique conduisant à identifier les paramètres matériau sera évoquée pour montrer la singularité des approches métrologiques en Sciences de l’Ingénieur et la nécessité d’un réflexion de fond sur le couple Modèle réduit / Nature de l’observable.

Nous terminerons notre propos en mettant l’accent sur les besoins qui sont les nôtres, d’investigations plus poussées en matière de caractérisation de la microstructure, et d’interprétations claires des mécanismes de déformation, en particulier aux niveaux des cinétiques de réorganisation.