Etude des mécanismes de la déformation plastique en cisaillement simple des polymères vitreux

Abstract

Des échantillons de polycarbonate et de polystyrène ont été sollicités en cisaillement simple à différentes températures. Les essais sont pilotes à l’aide d’un dispositif opto-électronique original, commandé par ordinateur qui enregistre, en temps réel, l’évolution de la cission et la distribution des cisaillements locaux. Des expériences de cyclage plastique en cisaillement ont été réalisées, éventuellement suivies d’un recuit. Les résultats de ces expériences montrent qu’à l’état d’origine, la déformation plastique des polymères vitreux se déclenche difficilement avec un pic caractéristique de contrainte. Aux basses températures, la déformation se produit par bande de cisaillement, tandis qu’au voisinage de la température de transition vitreuse, elle devient presque homogène. Le cyclage plastique élimine le pic transitoire de contrainte à la limite élastique, fait disparaître la bande de cisaillement et diminue la contrainte d’écoulement. Ces effets augmentent avec la température et le temps de recuit. L’état cyclé est caractérisé par une très faible orientation macromoléculaire résiduelle. Afin d’interpréter tous ces phénomènes, un modèle de plasticité a été proposé. Ce modèle suppose que la déformation plastique des polymères vitreux est due à la multiplication et au glissement de défaut linéaire analogues aux dislocations dans la structure amorphe du polymère. Ces dislocations semblent glisser aisément dans des surfaces d’orientation quelconque par rapport au plan de cisaillement. En cas de recuit d’un échantillon cyclé, le modèle prévoit l’élimination des dislocations selon une cinétique de second ordre. Cette élimination semble procéder par deux mécanismes différents qui seraient responsables des effets de vieillissement physique dans les polymères vitreux industriels.