Effets de couplage et effets dissipatifs accompagnant la déformation des matériaux solides
Résumé
1. Cours 1 : Cadre thermomécanique et bilan d’énergie
Ce premier cours aura pour objectif de se doter d’un cadre thermomécanique d’interprétation
des expériences. Il aboutira à la forme générale prise par le bilan d’énergie associé au
processus de déformation et reliera les grandeurs énergétiques aux équations de
comportement du matériau.
2. Cours 2 : Analyse expérimentale des bilans d’énergie.
Une fois les grandeurs énergétiques définies, l’objectif sera de voir comment les mesurer
expérimentalement. Le 2ème cours se focalisera sur les techniques d’imageries quantitatives
mises en oeuvre. Des rappels seront faits sur les techniques de corrélation d’image (DIC) et de
thermographie infrarouge (TIR) permettant d’effectuer respectivement des mesures de
champs cinématiques et thermiques. Le point délicat du passage des champs cinématiques et
thermiques aux champs de sources de chaleur sera évoqué.
3. Cours 3 : Effets de couplage.
Ce cours se focalisera sur l’analyse des sources de chaleur dites de couplage qui sont
symptomatiques d’interactions fortes entre états mécaniques, thermiques et microstructuraux.
Le cas de la thermoélasticité classique sera évoqué, puis celui de l’inversion dite
thermoélastique des élastomères et enfin celui des transformations de phase solide-solide dont
les alliages à mémoire de forme sont le siège.
4. Cours 4 : Effet de couplages et effet du temps.
Des interactions thermomécaniques fortes en situation non adiabatique et certains mécanismes
de déformation dissipatifs peuvent, dans certains cas, induire des réponses mécaniques
similaires. Pour fixer les idées, nous étudierons le cas de matériaux thermoélastiques et
viscoélastiques linéaires. Certaines conséquences en termes d’analyse viscoélastique (e.g.
DMA) des matériaux polymères seront évoquées, tout comme celles de l’introduction d’effets
thermo-dilatants dans les modèles viscoélastiques.
5. Cours 5 : Effets dissipatifs
Le dernier cours s’intéressera aux effets dissipatifs des matériaux élasto-plastiques (métaux).
On considèrera l’évolution d’un coefficient resté fameux dans la littérature spécialisée, le
coefficient de Taylor-Quinney (1933), représentant la proportion d’énergie de déformation
anélastique non dissipée consommée dans les transformations microstructurales (stored
energy ratio). Le cas des chargements monotones puis des chargements cycliques (à grand
nombre et très grand nombre de cycles) sera successivement abordé.
On terminera le cours par le cas particulier d’un polymère très utilisé en construction
automobile quand il est renforcé de fibres de verre : le polyamide 6.6 (nylon). Nous verrons
des formes de bilan d’énergie fortement variables avec la vitesse de déformation. Nous
mettrons enfin en évidence un lien entre le taux d’humidité au sein du matériau et sa signature
thermoélastique locale.
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