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D.GRIDAINE IUT de TROYES L.P. MCA 2009/2010 Caractérisation des Polymères chapitres 4 à 7 Cours de Matériaux Plastiques.

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1 D.GRIDAINE IUT de TROYES L.P. MCA 2009/2010 Caractérisation des Polymères chapitres 4 à 7 Cours de Matériaux Plastiques

2 D.GRIDAINE IUT de TROYES L.P. MCA 2009/2010 Le choc résulte de l'application d'une sollicitation mécanique à grande vitesse (plusieurs mètres par seconde) et à énergie élevée, engendrant la rupture d'une éprouvette en une fraction de seconde. Il permet de juger, dans des conditions expérimentales données, de la fragilité d'un ensemble matériau-éprouvette. Le résultat dépend du processus de relaxation moléculaire associé au temps de rupture et à la température, ainsi que de la géométrie (entailles) et de l'hétérogénéité (défauts) qui engendrent des concentrations de contraintes. L'entaille que l'on introduit comme amorce de rupture pour fragiliser les éprouvettes lisses qui fléchissent sans se rompre ou pour apprécier la sensibilité à des défauts générateurs de concentrations de contraintes, introduit de multiples paramètres par sa géométrie (entailles en U ou en V), par son rayon de courbure, sa largeur, et ses conditions de réalisation. La corrélation échantillon-pièce finie est difficile et lessai final sur pièce réelle reste plus sur. Nous décrirons brièvement deux types d'essais suivant lappareillage et le mode de sollicitation: -les méthodes pendulaires pour sollicitations uniaxiales -les méthodes par chutes de masses pour sollicitations multiaxiales 4) LES ESSAIS THERMOMECANIQUES (COMPORTEMENT AU CHOC) 4.1 Principe des essais.

3 D.GRIDAINE IUT de TROYES L.P. MCA 2009/2010 Principe : La résistance au choc caractérise lénergie absorbée au cours de la rupture d'un barreau lisse ou entaillé, sous l'action d'un percuteur doué d'une énergie cinétique suffisante. On utilise une masse à mouvement pendulaire; l'angle de remonté du pendule après le choc permet de calculer l'énergie de rupture. 4) LES ESSAIS THERMOMECANIQUES (COMPORTEMENT AU CHOC) 4.2 ) Méthodes pendulaires. Un tel mouton-pendule est constitué d'un bâti rigide et massif, dun support d'éprouvette, d'une masse oscillante comportant un percuteur et dun dispositif de repérage de l'énergie absorbée. Chaque appareil est généralement équipé de plusieurs pendules interchangeables correspondant à divers niveaux d'énergie. Une gamme de 0,5 à 50 J s'applique à l'ensemble des plastiques.

4 D.GRIDAINE IUT de TROYES L.P. MCA 2009/2010 Afin de limiter l'influence de la vitesse du percuteur à l'impact, il est recommandé de travailler à hauteur constante. La vitesse au point d'impact est de 3 à 4 m/s La géométrie du percuteur dépend du mode de sollicitation. On distingue ainsi trois méthodes : - Charpy -lzod -choc-traction -chute de masse 4) LES ESSAIS THERMOMECANIQUES (COMPORTEMENT AU CHOC) 4.2 ) Méthodes pendulaires.

5 D.GRIDAINE IUT de TROYES L.P. MCA 2009/ ) Méthode Charpy. On opère par flexion d'une éprouvette reposant sur deux appuis simples, avec charge centrale 4) LES ESSAIS THERMOMECANIQUES (COMPORTEMENT AU CHOC) 4.2 ) Méthodes pendulaires. Deux types d'éprouvettes et d'entailles sont prévus dans la norme française : -l'éprouvette de base (type 1) qui a pour dimensions moyennes 80 x 10 x 4 mm avec une entaille en V. -l'éprouvette dite gros barreau (type 2) de 120 x 15 x 10 mm avec une entaille en U. Les résultats sont exprimés sous forme de résilience, énergie apportée à la section. La notion de résilience est largement dépendante de la géométrie, en particulier du rapport deffilement D/h où D est la distance entre appuis et h l'épaisseur.

6 D.GRIDAINE IUT de TROYES L.P. MCA 2009/ ) Méthode par flexion d'éprouvettes encastrées à une extrémité. 4) LES ESSAIS THERMOMECANIQUES (COMPORTEMENT AU CHOC) 4.2 ) Méthodes pendulaires. Cet essai est très utilisé aux Etats-Unis ; la norme française en réduit lapplication aux styréniques. La résilience, ou résistance au choc Izod, est exprimée on énergie par unité de largeur (J/m). La méthode la plus courante est connue sous la référence lzod. La géométrie des éprouvettes et de l'entaille (en V) est analogue à celle des éprouvettes Charpy, avec cependant une longueur plus courte et deux rayons de fond d'entaille possibles (0,25 et 1 mm).

7 D.GRIDAINE IUT de TROYES L.P. MCA 2009/ ) Méthode par choc-traction. 4) LES ESSAIS THERMOMECANIQUES (COMPORTEMENT AU CHOC) 4.2 ) Méthodes pendulaires. Elle a été utilisée bien après la méthode Charpy, pour l'analyse de certains défauts de transformation ou du vieillissement de polymères rigides. Le classement obtenu avec cette méthode ne concorde pas nécessairement avec celui établi en choc-flexion. On utilise un mouton-pendule avec un percuteur en Méthodes par chutes de masses fer à cheval qui vient frapper symétriquement le mors mobile de traction d'une éprouvette à double épaulement. Pour tenir compte de lentraînement du mors mobile, une correction d'énergie cinétique est à faire.

8 D.GRIDAINE IUT de TROYES L.P. MCA 2009/2010 4) LES ESSAIS THERMOMECANIQUES (COMPORTEMENT AU CHOC) 4.3 ) Méthodes par chutes de masses. Le principe consiste à laisser tomber une masse d'une hauteur donnée perpendiculairement à un film, une plaque ou un objet et à observer, pour l'énergie cinétique appliquée, le type de défaillance obtenu : craquelure, rupture, pénétration, éclatement.

9 D.GRIDAINE IUT de TROYES L.P. MCA 2009/2010 4) LES ESSAIS THERMOMECANIQUES (COMPORTEMENT AU CHOC) 4.3 ) Méthodes par chutes de masses. Cet essai est dit multiaxial car il permet de solliciter le matériau dans toutes les directions du plan, révélant ainsi les directions de plus grande faiblesse (lignes de soudures, orientation des fibres) L'énergie peut être modulée soit à hauteur de chute variable et masse constante, soit à masse variable et hauteur de chute constante, Ces dernières conditions étant préférables puisqu'ainsi on maintient constante la vitesse.

10 D.GRIDAINE IUT de TROYES L.P. MCA 2009/2010 4) LES ESSAIS THERMOMECANIQUES (COMPORTEMENT AU CHOC) 4.4 ) Paramètres influant sur la résistance au choc 4.4.1) Influence de la température On peut définir, pour certains polymères des températures de transition ductile-fragile ) Influence de la géométrie La géométrie de léchantillon (épaisseur) mais plus encore la forme et la dimension de lentaille influencent les résultats de lessai de choc, rendant les corrélations entre essais délicates. Le mode dusinage de lentaille, notamment, et son rayon à fond, peuvent justifier de grandes variations ) Influence de la masse molaire La résistance au choc est grandement conditionnée par la masse molaire et lindice de polymolécularité (distribution statistique des masses molaires, appelé parfois polydispersité). Une augmentation de la masse molaire favorise une meilleure résistance au choc


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