The effect of stress heterogeneity on the heat build-up of reinforced thermoplastics/rubbers - PASTEL - Thèses en ligne de ParisTech Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2023

The effect of stress heterogeneity on the heat build-up of reinforced thermoplastics/rubbers

L'effet de l'hétérogénéité de contrainte sur l'auto-échauffement des polymères/élastomères renforcés

Lili Wan
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1296834
  • IdRef : 272298581

Résumé

This work studied the effect of stress heterogeneity on the heat build-up of reinforced thermoplastics and rubbers. Forthermoplastics, experimental, theoretical and numerical methods were used. Notched and fracture mechanic samples,whose analytical stress states were proposed by Bridgman and Rice-Johnson respectively, were tested under tensileloading. 2D/3D numerical modeling by finite element method was conducted, in which adiabatic heating was considered.A satisfactory agreement was obtained between experimental, theoretical and numerical results including stress/strainand temperature rise. The temeprature rise is more closely in line with stress states than with strain. Additionally, theheterogeneous temeprature rise and numerical stress in thickness revealed the necessity of 3D modeling. The study alsoinvestigated the mechanical properties and surface temrperature rise of rubbers. A temperature and time dependent bulkmodulus was obtained for rubbers under hydrostatic stress.
Ce travail a étudié l’effet de l’hétérogénéité de contrainte sur l’auto- échauffement des thermoplastiques/élastomères renforcés. Pour les thermoplastiques, les méthodes expérimentales, théorique et numérique ont été utilisées. Des éprouvettes plates entaillées et pré-fissurées, dont l’ état de contrainte analytique a été proposé par Bridgman et Rice-Johnson respectivement,ont été testées sous chargement de traction. La modélisation numérique 2D/3D par la méthode des éléments finis a été réalisée, dans laquelle l’ échauffement adiabatique a été pris en compte. Une corrélation satisfaisante a été obtenue entre les résultats expérimentaux, théoriques et numériques, y compris l’ élévation de température et les contraintes/déformations. L’augmentation de température est plus étroitement liée aux états de contrainte qu’ `a la déformation.De plus, l’augmentation de température hétérogène et la contrainte numérique dans l’ épaisseur ont révélé la nécessité d’une modélisation 3D. L’ étude a également examiné les propriétés mécaniques et l’augmentation de température des élastomères. Une dépendance du temps et de la température du module de compressibilité a été obtenue pour les élastomères soumis `a une contrainte hydrostatique.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04249416 , version 1 (19-10-2023)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04249416 , version 1

Citer

Lili Wan. The effect of stress heterogeneity on the heat build-up of reinforced thermoplastics/rubbers. Material chemistry. Université Paris sciences et lettres, 2023. English. ⟨NNT : 2023UPSLM019⟩. ⟨tel-04249416⟩
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