Etude expérimentale et modélisation des comportements mécaniques et viscoélastiques des matériaux composites thermoplastiques moules par injection

Abstract

Les matériaux composites à matrices organiques présentent souvent un comportement thermomécanique d’une importance considérable. En fait, celui-ci résulte de l’interaction entre la structure de ces composites (nature des constituants, composition, etc.) et les conditions de leur mise en œuvre (technique de préparation, paramètres de moulage, etc.) ainsi, ce comportement met en évidence l’effet de la microstructure sur les propriétés des pièces injectées. L’objectif essentiel de cette thèse est d’entreprendre un comportement d’études des différents mécanismes du comportement thermomécanique d’exhibent les matériaux composites à matrices thermoplastique, en fonction des paramètres d’élaboration. Le présent travail repose sur une étude expérimentale, qu’avons menée, des comportements mécaniques et viscoélastiques des composites thermoplastiques, moulés par injection. Ceux-ci sont constitués par du polypropylène chargé à différents taux de fibres de verre courtes ensimées ou non. En fait, nous considérons le comportement de ces matériaux en traction simple, au choc, en viscoélasticité dynamique et en relaxation. Dans un premier temps, nous mettons en évidence expérimentalement l’influence du paramètre de refroidissement (température du moule), lors du moulage par injection des thermoplastiques, sur les propriétés mécaniques et viscoélastiques. Ensuite, nous quantifions l’impact d’un traitement de la surface des fibres de verre (ensimage) sur ces mêmes propriétés. Parallèlement, nous menons une étude de l’effet de la teneur en fibres de verre sur les performances mécaniques d’un tel composite. La structure cristalline de la matière et la morphologie de l’interface fibres-matrice est examinée par microscopie, en fonction des paramètres du problème. Enfin, nous procédons à une modélisation du comportement rhéologique des composites étudiés. Nous développons un modèle rhéologique, qui nous permet de mieux décrire l’évolution de la contrainte de relaxation de cas matériaux en fonction des paramètres de mise en forme et du taux de fibres.