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Dissertations / Theses on the topic 'Comportement dynamique des élastomères'
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Gacem, Hatem. "Comportement visco-hyperélastique des élastomères : viscoélasticité non linéaire, application aux multicouches." Paris 6, 2007. http://www.theses.fr/2007PA066432.
Full textAbstract:
Le travail réalisé constitue une contribution à l’étude du comportement viscoélastique non linéaire des élastomères: Un premier chapitre bibliographique est consacré à introduire les propriétés mécaniques des élastomères. Nous mettons l’accent sur la viscoélasticité non linéaire. Dans le deuxième chapitre, une caractérisation expérimentale du comportement en fluage d’un élastomère, à court terme ainsi qu’à long terme, est présentée en premier lieu. Par la suite, un formalisme général original modélisant le comportement viscoélastique non linéaire des élastomères basé sur la loi de Knauss est développé. Dans une troisième partie du deuxième chapitre, en se basant sur une équivalence contrainte temps, une approche de prévision de courbe maîtresse de fluage à longue durée à partir d’essais de fluage courts est présentée. Dans le troisième chapitre nous développons une modélisation du module dynamique d’un élastomère, dans le domaine temporel et fréquentiel, en intégrant l’effet de la précharge et en se basant sur le couplage hyperélasticité-viscoélasticité. Dans un dernier chapitre, une caractérisation expérimentale et une modélisation du comportement dynamique en cisaillement, sous précharge, d’une structure multicouche a été menée. C’est un composite élastomère/métal appelé ”Shim”, utilisé pour l’isolation vibroacoustique dans les systèmes de freinage. Le modèle développé permet de caractériser le comportement fréquentiel du composite en fonction de la précharge. Une étude comparative avec un modèle éléments finis est discutée.
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Petiteau, Jean-Christophe. "Caractérisation expérimentale et modélisation du comportement des élastomères en dynamique rapide : application aux plots de suspension." Phd thesis, Ecole centrale de nantes - ECN, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00841462.
Full textAbstract:
Les travaux présentés dans cette thèse visent à caractériser expérimentalement le comportement des élastomères sous sollicitation dynamique en grandes déformations et de définir un (ou des) modèle(s) de comportement adapté(s). Des essais de traction et de compression à vitesse de déformation vraie constante ont été menés afin de mettre en évidence l'influence de la vitesse de déformation sur le comportement du matériau. Pour cela, des moyens d'essais originaux ont été développés. La rigidification du matériau avec la vitesse de déformation ainsi qu'une augmentation de la dissipation d'énergie sur la gamme de vitesse de déformation considérée ont été mises en évidence. Pour modéliser ces matériaux, des lois de comportement viscoélastiques en grandes déformations ont été choisies. Une comparaison des deux approches les plus utilisées dans ce domaine, à savoir intégrale et différentielle, a été effectuée afin de déterminer la plus apte à modéliser le comportement des matériaux élastomères dans le cadre de chargement à moyenne vitesse de déformation ; l'approche intégrale a été retenue. Les paramètres d'un modèle de ce type ont été recalés de façon satisfaisante à partir des essais de traction. Finalement, cette loi a été implantée dans le code de calcul LS-DYNA. Des essais de validation ont ensuite été effectués pour différents modes de sollicitation : traction, compression mais aussi propagation d'ondes de traction. Les différents modes de sollicitation étant globalement bien représentés, des simulations d'un plot de suspension utilisé dans les sous marins sont proposées sous divers chargements ; elles permettent la mise en oeuvre d'un macro-élément reproduisant le comportement global du plot.
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Morin, Benjamin. "Modélisation de liaisons flexibles amortissantes en élastomères pour la prédiction du comportement dynamique de systèmes complexes." Thesis, Paris, CNAM, 2016. http://www.theses.fr/2016CNAM1067/document.
Full textAbstract:
Dans le cadre de l’amortissement passif de structure, les élastomères sont employés dans les industries du transport sous la forme de liaisons amortissantes. Ces matériaux ont un comportement dépendant de la fréquence, de la température et de l’amplitude d’excitation. Les modèles numériques associés peuvent être coûteux en temps de calcul, notamment en phase d’optimisation. Le but de cette thèse est de proposer un modèle réduit efficace de ces liaisons amortissantes, qui prenne en compte la dissipation viscoélastique et les précharges non-linéaires dans les liaisons. La première partie de ce mémoire se concentre sur la représentation de la dissipation par le modèle réduit. Une loi de comportement viscoélastique, basée sur un modèle rhéologique identifié expérimentalement, est utilisée avec la méthode des éléments finis pour obtenir un modèle numérique des liaisons amortissantes. Un premier modèle réduit prédictif, prenant en compte la dissipation en est dérivé en utilisant une extension originale des méthodes de sous-structuration. La deuxième partie traite de l’influence des précharges statiques non-linéaires sur le comportement dynamique et la dissipation dans les liaisons. Pour cela, une loi de comportement hyper-visco-élastique linéarisée autour d’un état précontraint statique non-linéaire est développée. Les méthodes de sous-structuration introduites dans la première partie sont alors enrichies afin de tenir compte de la dissipation et les non-linéarités géométriques dans les liaisons. Finalement, ces modèles réduits à 2 nœuds permettent des gains en temps de calcul d’un facteur 50 à 100 et sont facilement utilisables par l’ingénieur en phase de conceptionIn the context of passive damping, various mechanical systems from the space, aeronautic or auto-mobile industry use elastomer components (shock absorbers, silent blocks, flexible joints...).These materials have frequency, temperature and amplitude dependentcharacteristics. The associated numerical models may become computationally too expensive during an optimization process.The aim of this work is to propose an efficient reduced model of rubber devices that account for the viscoelastic damping and the non-linear pre-stress in the dampers.The first part of this thesis is about how to include the viscoelasticdamping in the reduced model. It starts by using a viscoelastic constitutive relation, based on experimental identification, within the frame of the finite element method to obtain a numerical model of the rubber dampers. A first efficient reduced model is then derived from this FE model by using an original extension of sub-structuring methods in the case of viscoelastic damping.In the second part, the influence of non-linear static pre-stress overthe dynamic behavior and the dissipation in the dampers is studied. An hyper-visco-elastic constitutive relation, linearized in the neighbourhood of a pre-stressed state, is developed. The sub-structuring methods presented in the first part are then upgraded to account for the damping and the geometrical non-linearities in the dampers. Finally, these 2-node reduced models give access to greatly reduced computation times (50 to 100 times faster) and are easy to use for the engineer
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De, La Chapelle Christophe. "Développement d'une technique torsionnelle dynamique pour l'étude du comportement non-linéaire de matériaux élastomères non-vulcanisés." Paris 6, 2004. http://www.theses.fr/2004PA066180.
Full text
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Huynh, Kim Long Alex. "Analyse du comportement dynamique d'un élastomère : modélisation et identification." Phd thesis, Ecole des Ponts ParisTech, 2005. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00001265.
Full textAbstract:
Le travail proposé porte sur les mesures, la modélisation et l'identification du comportement dynamique d'un plot en élastomère dans la plage de fréquence 0-100 Hz. Notre plot est utilisé pour l'isolation vibratoire dans l'automobile. Il est testé sous excitation uniaxiale par vérin hydraulique à différents niveaux de précharge et d'amplitude de déplacement. Ces essais permettent de mesurer le module d'Young complexe. Nous avons recherché des modèles adaptés à nos données expérimentales et ayant un nombre réduit de paramètres. Deux modèles viscoélastiques linéaires à quatre paramètres ont été retenus: le premier est en fait un modèle proposé par Biot pour le frottement solide et un autre, nouveau, très proche du précédent utilisant les dérivées fractionnaires. De plus, nous avons établi des relations d'interpolation définissant les paramètres des modèles en fonction de la précharge et de m'amplitude, afin de prendre en compte de façon assez simple les aspects non linéaires du comportement de l'élastomère. Des essais quasi-statiques ont permis de vérifier la prédictivité de nos modèles dans le domaine temporel. Enfin, une étude critique est conduite sur leur qualité à modéliser les propriété dissipatives du matériau.
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Jrad, Hanen. "Etude du comportement dynamique non linéaire des composants viscoélastiques : Caractérisation, modélisation et identification." Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01017063.
Full textAbstract:
Les matériaux viscoélastiques sont utilisés dans tous les domaines de l'ingénierie et des systèmes mécaniques, de l'électroménager, spatial, l'automobile, l'aéronautique ou le génie civil (ponts...) grâce à leur capacité d'amortir les chocs ou de filtrer les vibrations. Ce travail constitue une contribution à l'étude du comportement dynamique non linéaire des composants viscoélastiques notamment les élastomères. Dans ce mémoire, on introduit, d'abord, les propriétés mécaniques des élastomères, pour les aspects viscoélasticité et friction. Un rappel des différents phénomènes physiques et une liste non-exhaustive des modèles existants dans la littérature sont présentés. Ensuite, on propose des techniques expérimentales afin de décrire le comportement dynamique sous sollicitations uniaxiales d'un élastomère. Une description des bancs d'essais, des chaines d'analyse vibratoire, des méthodes de traitement des données des essais et d'analyse des mesures expérimentales est détaillée dans ce manuscrit. Une nouvelle approche du modèle de Maxwell généralisé a été proposée pour décrire le comportement dynamique du composant viscoélastique. Ce modèle permet une description précise et une bonne connaissance du comportement dynamique des composants viscoélastiques en fonction de l'amplitude, de la précharge et de la fréquence. La dissipation d'énergie identifiée sous forme d'amortissement peut être issue de l'amortissement intrinsèque des matériaux polymère comme de la friction aux interfaces dans le cas de composants caoutchoucs non adhérisés sur les pièces, dans ce travail, un nouveau modèle visco-tribologique a été développé en couplant les propriétés rhéologiques linéaires du modèle de Maxwell généralisé et le modèle de frottement de Dahl pour la description du comportement de frottement hystérétique des liaisons viscoélastiques non adhérisées.
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Mahaud, Morgane. "Étude par dynamique moléculaire du comportement mécanique et de la rupture d'élastomères irradiés." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSEI048/document.
Full textAbstract:
Le but de cette thèse est d'améliorer la compréhension des liens entre microstructure et propriétés mécaniques de réseaux élastomères dégradés par irradiation en utilisant la dynamique moléculaire coarse-grained . Les chaînes polymères sont créées par un algorithme de polymérisation pseudo-radicalaire puis réticulées par un algorithme permettant d’obtenir une distribution spatiale maîtrisée, aléatoire ou non, des nœuds de réticulation. Un dernier processus permet de simuler des coupures de chaînes. L'équilibration des réseaux ainsi créés est ensuite réalisée avec des forces intergrains dont les paramètres sont issus des travaux de Kremer et Grest. Dans le cas de réseaux aléatoires, le lien entre densité de chaînes actives, de chaînes pendantes et longueur des sous-chaînes avec le nombre de nœuds de réticulation et la fraction soluble est bien décrit par les modèles statistiques adéquats. Des essais simulés de spectrométrie mécanique isochrones à différentes températures permettent de retrouver (i) lorsque les chaînes sont non réticulées, l'influence de la longueur des chaînes sur la longueur du plateau caoutchoutique et sur Tα , et (ii) lorsqu’elles sont réticulées, l’influence de la densité de réticulation sur la hauteur de ce plateau. Les essais simulés de traction uniaxiale permettent de confirmer la relation entre le module mécanique et la densité de nœuds chimiques et de nœuds d’enchevêtrements piégés. Différents processus interviennent avant rupture: dans le cas de réseaux aléatoires, survient d’abord la rupture de liens covalents de manière homogène, puis la cavitation, la striction et enfin la rupture de liens dans les filaments de la zone de striction ; l'allongement à rupture finale est toujours proche du double de celui à première rupture de lien (lui même relié au module du matériau). A même densité de réticulation, le comportement à petites déformations et à durcissement est peu influencé par une réticulation hétérogène par zones. On constate, à même densité de nœuds chimiques, une légère diminution du module d'Young pour des réseaux doubles interpénétrés explicable par les enchevêtrements ; par ailleurs ils rompent de manière homogène dans le sous-réseau le plus réticulé. Les réseaux hétérogènes contenant des zones sphériques plus réticulées présentent des ruptures à l'interface avec les zones moins réticulées qui entraînent une diminution de la contrainte maximale atteinte avant rupture totale ; cela s’explique par la diminution au passage de l'interface rigide->mou du nombre de chemins percolants pouvant supporter la sollicitation mécanique. Au final, on constate que les systèmes homogènes basés sur des chaînes longues présentent globalement un meilleur comportement en rupture (allongement à rupture finale et contrainte maximale) que les systèmes hétérogènes, y compris les réseaux doubles. En outre, parmi tous les réseaux simulés, ceux de loin les moins performants sont les réseaux homogènes coupésThe aim of this thesis is to improve the understanding of the links between microstructure and mechanical properties of irradiated degradated elastomeric networks using molecular coarse-grained dynamics. The polymer chains are created by a pseudo-radical polymerization algorithm and then crosslinked by an algorithm which generate a controlled spatial distribution, random or not, of the crosslinking nodes. The process can include the simulation of bond breaks. The equilibration of the networks thus created is then carried out with intergroup forces whose parameters are derived from the work of Kremer and Grest. In the case of random networks, the link between the density of active chains, of pendant chains and the length of the chains portions with the number of crosslinking nodes and the soluble fraction is well described by the appropriate statistical models. Simulated tests of isochronous mechanical spectrometry at different temperatures make it possible to find (i) when the chains are not crosslinked, the influence of the length of the chains on the length of the rubber plateau and on Tα, and (ii) when they are crosslinked , The influence of the crosslinking density on the height of this plateau. The simulated uniaxial tensile tests confirm the relationship between the mechanical modulus and the density of chemical nodes and trapped entanglement nodes. Different processes intervene before failure: in the case of random networks, the break of covalent bonds occurs in a homogeneous manner, then cavitation, striction and finally the failure of bonds in the filaments of the zone of constriction; the elongation at final failure is always close to twice that at the first failure of the bond (itself connected to the modulus of the material). At the same crosslinking density, the behavior at small deformations and hardening is little influenced by a heterogeneous crosslinking by zones. At the same density of chemical nodes, a slight decrease in the Young's modulus is observed for interpenetrating double networks, which can be explained by entanglements; Moreover, they break homogeneously in the most reticulated sub-network. The heterogeneous networks containing more cross-linked spherical zones have ruptures at the interface with the less cross-linked zones which lead to a reduction in the maximum stress reached before total rupture; this is explained by the decrease in the number of percolating paths which can withstand mechanical stress when passing the rigid-> soft interface. In the end, homogeneous systems based on long chains generally show better failure behavior (ultimate elongation and maximum stress) than heterogeneous systems, including dual networks. Moreover, among all the simulated networks, those which are by far the least efficient are the homogeneous networks cut
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Papon, Aurélie. "Dynamique dans les élastomères renforcés et conséquences." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00733056.
Full textAbstract:
Des élastomères renforcés modèles sont étudiés afin de mettre en relation leur structure microscopique avec leur comportement mécanique macroscopique. Tout d'abord, la dynamique des chaînes de polymères est étudiée par RMN. Nous mettons en évidence l'existence d'un gradient de température de transition vitreuse autour des charges solides. Nous interprétons ainsi le comportement de plusieurs échantillons à différentes températures avec simplement deux paramètres : l'épaisseur due aux greffons et la taille caractéristique du gradient. Ce modèle de gradient reste valable lors de l'ajout de solvant et permet également d'interpréter les résultats de calorimétrie des échantillons. Par ailleurs, les propriétés mécaniques des échantillons sont mesurées en cisaillement sinusoïdal. En plus de l'effet Payne classiquement observé pour les élastomères renforcés, une non harmonicité des signaux est détectée. Leur analyse montre la présence d'un raidissement et d'une rhéofluidification à l'intérieur de chaque cycle de sollicitation. Par comparaison avec des simulations obtenues par le modèle de renforcement par ponts vitreux, nous pouvons attribuer ce comportement à la cinétique de destruction - reformation des ponts vitreux au cours des sollicitations. Enfin, l'arrangement des particules dans chaque échantillon est déterminé grâce à des simulations Monte-Carlo inverses à partir de résultats de diffusion de neutrons. En faisant le lien avec les mesures de dynamique, nous montrons qu'en plus de la couche de polymère vitreux autour des particules, il existe une fraction de polymère plus faiblement ralenti qui joue un rôle non négligeable dans l'effet Payne.
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Verron, Erwan. "Modélisation du comportement des structures et des matériaux élastomères." Habilitation à diriger des recherches, Université de Nantes, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00833719.
Full textAbstract:
Dans le deuxième chapitre, intitulé Soufflage de membranes en grandes transformations, sont présentés les travaux relatifs à la modélisation et à la simulation du comportement des membranes hyperélastiques. Le cadre général de ces travaux est la simulation du soufflage de membranes souples soumises à de très grandes déformations. La pression de gonflage est supposée uniforme à l'intérieur de la membrane. Les matériaux considérés se comportent comme le caoutchouc : ils sont supposés isotropes et incompressibles, et les lois de comportement utilisées sont hyperélastiques. Ce type d'études est nécessaire à la compréhension des phénomènes mis en jeu dans des domaines divers, comme par exemple la biomécanique pour comprendre la réponse des membranes biologiques aux sollicitations mécaniques ou pour la simulation de la mise en forme des corps creux en plastique. Ces travaux ne portent pas sur une application particulière, mais plutôt sur le problème général de la simulation du phénomène de soufflage. Plus précisément, on s'intéresse ici au développement de nouveaux éléments finis adaptés aux difficultés engendrées par les grandes déformations aussi bien pour les problèmes axisymétriques que non-axisymétriques, ainsi qu'à l'étude de la stabilité de ces structures. En premier lieu, un bref état de l'art du domaine est proposé. Les travaux recensés se limitent strictement aux trois aspects du problème qui nous intéressent : les formulations axisymétriques et non-axisymétriques, ainsi que les problèmes d'instabilité. Dans la deuxième partie sont présentées deux formulations de type éléments finis adaptées aux problèmes de soufflage. L'objectif de ces deux modèles est la réduction du nombre de degrés de liberté nécessaires à l'étude des membranes en grandes transformations en améliorant les méthodes d'interpolation. La première formulation concerne l'utilisation de fonctions splines pour interpoler les membranes axisymétriques, et la seconde enrichit l'élément fini Q4 classique afin d'assurer la continuité de la métrique pour les applications non-axisymétriques. Finalement, la troisième et dernière partie présente quelques résultats relatifs aux problèmes d'instabilité et de bifurcation qui apparaissent lors du gonflage de membranes souples. La seconde thématique de mes travaux revêt un caractère plus " matériau " que la première. En effet, ce deuxième axe de recherche s'intéresse à la prédiction de la durée de vie en fatigue des pièces élastomères. Au travers de collaborations industrielles et universitaires, le Groupe de Travail en Fatigue des Elastomères (GTFE) a été mis en place en 2000. Ce groupe de travail regroupe des universitaires, des industriels et un centre de transfert. La variété des acteurs intervenant dans le GTFE a permis de définir précisément les objectifs visés par les partenaires industriels, et d'élaborer les stratégies scientifiques nécessaires pour les atteindre. Du point de vue industriel, l'objectif principal de ces travaux est l'élaboration d'outils de simulation permettant la prédiction de la durée de vie en fatigue des pièces anti-vibratoires du secteur automobile (supports moteur, supports d'échappement, ...). Du point de vue scientifique, la question de la fatigue des élastomères est un problème ouvert. Pour s'attaquer à ce problème, trois voies d'étude ont été ouvertes : la première vise à se doter de lois de comportement efficaces pour les élastomères, la deuxième concerne le phénomène d'initiation et plus particulièrement la détermination des causes physiques de cette fissuration, et finalement le troisième domaine d'étude s'intéresse à la fatigue proprement dite et a pour objectif la détermination des facteurs endommageants sous chargement cyclique.
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Raoult, Ida. "Structures élastomères sous chargement cyclique : comportement, fatigue, durée de vie." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00521633.
Full textAbstract:
L'industrie automobile utilise de nombreuses pièces en caoutchouc aux fonctions antivibratoires, dont il faut garantir la tenue en service. L'objectif de ce travail de thèse est de proposer une méthode pour prévoir la durée de vie en fatigue d'une structure en caoutchouc naturel chargé au noir de carbone. La démarche proposée consiste à découpler l'évolution du comportement mécanique et l'endommagement sous chargement cyclique. On suppose qu'il existe un cycle stabilisé et que la durée de vie, définie comme l'amorçage d'une fissure détectable, ne dépend que des grandeurs mécaniques évaluées sur celui-ci. Les élastomères soumis à un chargement cyclique présentent un adoucissement associé à l'effet Mullins, qui se produit surtout pendant les premiers cycles, après lesquels la réponse du matériau reste identique. On propose un modèle capable de décrire cette réponse stabilisée, ne dépendant que des variables mécaniques en régime établi. Ses paramètres sont les élongations maximales dans un nombre fini de directions matérielles, de façon à décrire l'anisotropie induite par l'effet Mullins. Ce modèle est ensuite utilisé pour analyser un grand nombre d'essais d'endurance uniaxiaux et multiaxiaux, réalisés sur éprouvettes axisymétriques. On montre qu'il permet de prendre en compte efficacement l'influence du type de contrôle ou d'une précharge. L'analyse des essais multiaxiaux ne mettant pas en jeu de renforcement, c'est-à-dire passant par l'état de déformation nul, montre que la contrainte principale maximale est suffisante pour représenter tous les cas de chargement, à l'exception de ceux qui font intervenir des phénomènes de cumul multi-plans. On propose alors une loi de cumul d'endommagement pour représenter ce type de chargement.
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Raoult, Ida. "Structures élastomères sous chargement cyclique : Comportement – Fatigue – Durée de vie." École polytechnique, 2010. http://www.theses.fr/2010EPXX0090.
Full textAbstract:
L’industrie automobile utilise de nombreuses pièces en caoutchouc aux fonctions antivibratoires, dont il faut garantir la tenue en service. L’objectif de ce travail de thèse est de proposer une méthode pour prévoir la durée de vie en fatigue d’une structure en caoutchouc naturel chargé au noir de carbone. La démarche proposée consiste à découpler l’évolution du comportement mécanique et l’endommagement sous chargement cyclique. On suppose qu’il existe un cycle stabilisé et que la durée de vie, définie comme l’amorçage d’une fissure détectable, ne dépend que des grandeurs mécaniques évaluées sur celui-ci. Les élastomères soumis à un chargement cyclique présentent un adoucissement associé à l’effet Mullins, qui se produit surtout pendant les premiers cycles, après lesquels la réponse du matériau reste identique. On propose un modèle capable de décrire cette réponse stabilisée, ne dépendant que des variables mécaniques en régime établi. Ses paramètres sont les élongations maximales dans un nombre fini de directions matérielles, de façon à décrire l’anisotropie induite par l’effet Mullins. Ce modèle est ensuite utilisé pour analyser un grand nombre d’essais d’endurance uniaxiaux et multiaxiaux, réalisés sur éprouvettes axisymétriques. On montre qu’il permet de prendre en compte efficacement l’influence du type de contrôle ou d’une précharge. L’analyse des essais multiaxiaux ne mettant pas en jeu de renforcement, c’est-à-dire passant par l’état de déformation nul, montre que la contrainte principale maximale est suffisante pour représenter tous les cas de chargement, à l’exception de ceux qui font intervenir des phénomènes de cumul multi-plans. On propose alors une loi de cumul d’endommagement pour représenter ce type de chargementThe automotive industry must ensure the service life of numerous rubber components used for anti vibratory purposes. This work aims at proposing a method to predict the fatigue life of a carbon-black reinforced natural rubber structure. The approach proposed here consists in uncoupling the evolution of the mechanics behaviour and damage under cyclic loading. We make the assumption that the behaviour tends to stabilize and that the lifetime, defined as the initiation of a crack, depends only on the mechanical variables in the stabilized state. Upon cyclic loading, elastomers experience a stress-softening phenomenon known as the Mullins’ effect. This phenomenon occurs mostly during the first few cycles, after which the response of the material remains unchanged by additional reloading. We propose a model to represent this stabilized state, supposed to depend only on some cyclic variables. The parameters are the maximum stretches reached in a finite number of material directions, in order to describe the anisotropy induced by the Mullins’ effect. This model is used to analyse a large number of uniaxial and multixial fatigue tests realised with cylindrical dumbbell specimens. We show its ability to take into account the type of control (force or displacement) and the influence of an initial overload. The analysis of the multiaxial data indicates that the maximum principal stress is well correlated with lifetime for all types of solicitations, excepting those which involve multi-plane cumulative damage. A cumulative damage law is proposed to account for these types of loading
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Carpentier-Gabrieli, Catherine. "Modélisation théorique et numérique du comportement viscoélastique d'élastomères sous sollicitations harmoniques." Aix-Marseille 2, 1995. http://www.theses.fr/1995AIX22103.
Full textAbstract:
Nous traitons tout d'abord le probleme viscoelastique seul. Dans un cadre thermodynamique, deux modeles rheologiques (zener et poynting-thomson) sont generalises aux grandes deformations. Nous introduisons une variable interne, et imposons une decomposition multiplicative du tenseur gradient de la transformation en parties elastique et visqueuse. La quasi-incompressibilite est prise en compte par le biais d'une loi de comportement entre pression hydrostatique et determinant du gradient de la transformation. Des choix appropries des energies de deformation et de la dissipation intrinseque nous ont permis d'identifier, a partir de donnees experimentales a plusieurs temperatures, les coefficients du comportement d'elastomeres sous sollicitations cycliques. La modelisation numerique du probleme repose sur la methode des elements finis dans le cadre du logiciel mef-mosaic. Nous avons a resoudre un probleme d'evolution global dont les inconnues sont les deplacements et la pression, et des problemes locaux (aux points de gauss) dont l'inconnue est la variable interne. L'evolution globale est traitee par une methode de newmark, et les evolutions locales par une methode d'euler implicite a pas autoadaptatifs. Des comparaisons entre solutions analytiques et approximations numeriques ont permis de valider le code. Deux essais de double cisaillement ont ete simules sous sollicitations cycliques, et les resultats compares aux resultats experimentaux. Nous nous interessons ensuite au couplage thermo-viscoelastique. La dissipation intrinseque issue du calcul mecanique est un terme source de l'equation de la chaleur. Une estimation de l'evolution des caracteristiques mecaniques est proposee. Elle nous a permis d'effectuer les premiers calculs couples afin d'estimer la temperature a cur d'un elastomere dans un essai de double cisaillement
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Delorme, David. "Modélisation numérique du comportement mécanique de matériaux composites à matrice élastomèrique." Aix-Marseille 2, 1997. http://www.theses.fr/1997AIX22083.
Full textAbstract:
Ce travail est une contribution a l'etude des composites a matrice elastomere. L'application industrielle proposee par eurocopter-france porte sur le bras elastomerique, structure elancee constituee d'une centaine de baguettes en composite unidirectionnel noyees dans de l'elastomere. Les heterogeneites et la geometrie de la piece posent des problemes aux methodes habituelles de la modelisation, que ce soit par une methode elements-finis directe ou la discretisation conduit a un tres grand nombre de degres de liberte, ou par une methode d'homogeneisation dont le domaine de validite est limite. A travers un exemple representatif ou l'on fait varier differents parametres (nombre de cellules de base, elancement de la structure, rigidite de l'elastomere), les limites de l'homogeneisation periodique classique apparaissent clairement. L'originalite de ce travail est la prise compte d'un ordre superieur des developpements asymptotiques, ainsi que des termes de couches limites aux extremites de la structure. L'application de ces termes correcteurs, determines a partir de la resolution de nouveaux problemes microscopiques et macroscopiques, etend grandement le domaine de validite de la methode. L'obtention de resultats de reference necessite la resolution du probleme reel par une methode directe. Une adaptation originale de la technique de sous-structuration multi-niveaux est mise en oeuvre pour exploiter le plus possible les particularites de la structure: son invariance suivant une direction et le chargement uniquement a ses extremites. La rigidification de la structure due aux efforts centrifuges importants est traitee par la prise en compte de la matrice de precontrainte a chaque niveau de sous-structuration et l'amortissement structural est determine par une approche energetique a partir de l'energie elastique emmagasinee par l'elastomere. Cette approche est validee par une etude comparative entre les resultats numeriques et des essais experimentaux.
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Bikard, Jérôme Henri. "Un modèle de comportement visco-élastique plastique endommageable pour les élastomères chargés." Aix-Marseille 2, 2002. http://www.theses.fr/2002AIX22075.
Full text
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Samaca, Martinez José Ricardo. "Analyse thermomécanique du comportement cyclique des élastomères par mesure de champs." Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01023976.
Full textAbstract:
De nombreux phénomènes à l'oeuvre dans le processus de déformation et d'endommagement des élastomères sont étudiés à partir de la réponse mécanique de ces matériaux. Cependant, la plupart de ces phénomènes dépendent de la température et ont des signatures calorimétriques qui pourraient permettre de mieux les comprendre. Dans le contexte industriel de la manufacture de pneumatiques, les élévations de température induites par le chargement peuvent fortement impacter les performances physiques des pneumatiques ainsi que la tenue en fatigue des constituants caoutchoutiques. L'objectif de cette thèse est donc de caractériser le comportement thermomécanique des élastomères chargés et non chargés sous divers types de chargement mécanique. Pour ce faire, des mesures de champs thermiques et cinématiques couplées ont été mises en oeuvre lors d'essais mécaniques à température ambiante. Dans un premier temps, des essais de traction uniaxiale sur éprouvettes indemnes ont permis de confirmer que l'hystérésis mécanique observée lors d'un cycle de traction sur un caoutchouc naturel non chargé est essentiellement due au phénomène de cristallisation et non à des phénomènes dissipatifs. Par ailleurs, la construction de bilans énergétiques sur un cycle mécanique a permis de distinguer la contribution des différents mécanismes dissipatifs (viscosité, effet Mullins) des couplages thermomécaniques (élasticité entropique, cristallisation). Dans un second temps, des essais de cisaillement pur ont été menés sur des éprouvettes préalablement entaillées. Les analyses thermomécaniques menées à l'échelle de la zone d'influence de la fissure ont montré que les phénomènes dissipatifs aux très grandes déformations ne s'expriment pas de la même manière qu'aux déformations plus faibles. En particulier, pour les mélanges considérés dans cette étude, les effets du couplage entropique et de la viscosité sont du même ordre à la décharge, si bien que le matériau n'absorbe pas de chaleur à la décharge. Ces résultats sont très prometteurs à la fois pour la compréhension des phénomènes physiques impliqués dans le processus de déformation et pour la modélisation du comportement thermomécanique des élastomères.
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Ostoja-Kuczynski, Élisabeth. "Comportement en fatigue des élastomères : application aux structures antivibratoires pour l'automobile." Nantes, 2005. http://www.theses.fr/2005NANT2153.
Full textAbstract:
Les délais de conception d'un nouveau véhicule sont aujourd'hui de deux ans contre cinq ans encore récemment. Si les aspects de comportement statique et dynamique des elastomères sont bien maîtrisés lors de la conception de nouveaux composants antivibratoires, la tenue en endurance des nouveaux produits reste un point critique. Les délais de développement sont incompatibles avec une boucle de conception basée sur des itérations successives validées sur banc d'essai d'endurance. Il est donc nécessaire de se doter d'un outil prédictif en fatigue permettant de quantifier numériquement la pertinence d'une solution technique avant sa validation définitive sur banc d'essai. Différents aspects du comportement en fatigue des élastomères sont étudiés dans ce mémoire afin de proposer un outil prédictif robuste face aux principales exigences industrielles. Quatre axes principaux sont traités : le cas des durées de vie extrêmes (longues et courtes), le phénomène de renforcement (augmentation de la durée de vie lors d'essais à rapport de charge positif), l'influence de la température sur la tenue en endurance et la prédiction de la durée de vie sous chargement multiaxial. Chacun de ces axes est analysé à partir d'une part des lois de propagation et d'autre part des lois d'amorçage. La synthèse des lois de propagation et des lois d'amorçage permet d'identifier les analogies existant entre ces deux approches et de montrer que ces deux phénomènes sont régis par des mécanismes physiques similairesThe delivery time for a new car project was previously five years and is now two years. In this context, the numerical simulation should replace experiments in order to sufficiently reduce the design time of new components. Nowadays, simulation of static and dynamic responses of new AVS components is widely used during the design loop, but duration life estimation remains a critical objective for rubber manufactures. In this context, a fatigue life criterion is a necessary pre-requisite to numerically establish the relevance of technical solutions before their experimental validation. In this work, several aspects of fatigue of rubbers are studied : 1 – very long and very short duration life, 2 – reinforcement phenomenon under non-relaxing conditions, 3 – temperature influence and 4 – multiaxiality effects. For each case, propagation law and initiation law are investigated in order to demonstrate that propagation and initiation were drive by similar physical mechanisms
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Corre, Thomas. "Rupture dynamique de membranes élastomères : étude expérimentale par mesure de champs." Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2018. http://www.theses.fr/2018ECDN0043/document.
Full textAbstract:
Cette thèse s’intéresse à la propagation dynamique de fissure dans les membranes élastomères du point de vue expérimental. Elle a pour but d’identifier les paramètres qui gouvernent la cinématique de ces fissures se propageant à grande vitesse, afin d’en prédire la trajectoire. Fondé sur l’utilisation conjointe d’une caméra à haute résolution et d’une caméra rapide, le dispositif expérimental permet de mesurer des champs à partir de la corrélation d’images au cours de la propagation de la fissure. Mis en pratique sur un polyuréthane, ce dispositif permet de retrouver la configuration de référence de l’éprouvette pendant la propagation de fissure, préalable indispensable à l’étude mécanique du problème. En plus des champs cinématiques, la densité d’énergie élastique et les contraintes sont évaluées grâce à une loi de comportement hypérélastique Les résultats de ces essais constituent une large base de données sur la rupture dynamique de membranes élastomères. La méthode permet de réaliser une analyse cinématique et énergétique de la propagation stationnaire et instationnaire, toujours dans la configuration de référence. La propagation supersonique est observée pour les hauts niveaux de déformation de la membrane. Enfin,ces observations permettent une discussion sur l’utilisation de l’approche énergétique de la rupture dynamique et de la pertinence des mesures de champs actuelles pour caractériser ce type de propagation de fissureThis PhD thesis tackles the issue of dynamic fracture of elastomer membranes from an experimental point of view. It aims at providing some insight to predict the trajectories of high speed cracks under large strain. An experimental procedure involving high resolution and high speed cameras is developed in order to perform full-field measurements based on digital image correlation during crack propagation. Tested with a highly stretchable elastomer (polyurethane), this set-up permits to retrieve the material configurations of the sample all along crack growth, which is a crucial step toward a complete mechanical analysis of the problem. In addition to the kinematic fields,both strain energy density and stress fields are estimated thanks to a hyperelastic model, which is issued from mechanical characterisation of the material. Results of these experiments provide a comprehensive database on dynamic fracture of membranes. The method is designed to perform kinematic and energetic analyses of both steady and unsteady crack propagation in the reference configuration. Supersonic crack growth is observed for large prescribed deformation of the membranes. Finally, these observations lead to a discussion on the energetic approach in dynamic crack growth and the current applicability of full-field measurements to characterise dynamic crack growth in elastomers
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Trabelsi, Sondes. "Etude statique et dynamique de la cristallisation des élastomères sous tension." Paris 11, 2002. http://www.theses.fr/2002PA112193.
Full textAbstract:
Notre étude a porté sur la cristallisation des élastomères sous tension: 1. A l'équilibre. Le taux de cristallinité d'un élastomère (CN, CS, CNC, etc. ), la cinétique de cristallisation et la relaxation de la contrainte sont dépendants de l'étirement [lambda], de la température de cristallisation Tc et de la densité de réticulation. Le maximum de cristallinité ainsi que les températures de fusion Tf augmentent avec la densité de réticulation. Au cours de la cristallisation du caoutchouc un [lambda] donné, les cristallites se multiplient sans s'épaissir. La taille du cristal selon la direction de traction augmente au détriment des directions transverses de telle manière que le volume moyen des cristallites reste constant. Ce volume décroît avec la concentration de réticulations. Les différentes propriétés [phi]([lambda]) (cristallinité Chi à l'ambiante, cinétique de cristallisation, température de fusion Tf ) des caoutchoucs synthétiques et chargés sont superposables avec celle du naturel par une simple translation [delta][lambda]. 2. Hors équilibre. L'hystérèse est due uniquement à un retard à la cristallisation. Les cristallites formées au cours d'un cycle de traction d'un élastomère produisent deux effets antagonistes. Ils jouent le rôle de nouveaux nœuds de réticulation qui augmentent la force de traction. Ils entraînent aussi une relaxation des chaînes amorphes. Pendant le retour du cycle. Il existe deux phases semi-cristalline et fondue en état d'équilibre pour les extensions 3 < [lambda] < 4. 5 (contrainte constante). En déformation cyclique entre les extrémas [lambda]max et [lambda]min, la cristallinité [lambda]max fixe varie linéairement avec l'amplitude de déformation [delta][lambda] = [lambda]max -[lambda]min et disparaît pour une fréquence critique [Nu]Critique qui dépend de [delta][lambda] = [lambda]max -[lambda]min et de [lambda]max. 3. Cristallisation au fond d'une déchirure. Nous avons tracé les cartes d'iso contours (d'iso-cristallinité et d'isotension) autour d'une entaille et donné les dimensions de ces zones avec la déformation, la réticulation et la longueur de la déchirureStress-induced crystallization using X-ray diffraction: Under equilibrium condition: At fixed draw ratio, the crystallites formed by elastomers (natural, synthetic and filled rubber) are oriented along the stretching direction. They have the same and constant size during crystallisation. Hence crystallinity rises by multiplication of crystallites. The maximum of crystallinity of natural rubber (NR) depends on the amount of sulphur in the rubber, but not on the fillers inserted. The dimensions of crystallites depend on draw ratio. They increase along the draw direction and decrease along others while maintaining their volume. They decrease with the cross-linking density. Above 15ʿC, the filled rubber shows a semi-plateau for crystallinity due to the heterogeneity in crystallite distribution. All the curves [phi]([lambda]) ([phi] can be crystallinity, crystal size or melting temperature) of filled and synthetic NR can coincide with the unfilled NR by simple translation. During continuous stretching: Crystallites formed by rubber in cycling deformation produce antagonist effects. They are considered as additional cross-linking inserted during loading. Consequently the force tends to increase during stretching. The amorphous parts become more isotropic, therefore the tensile force decreases its value. These effects lead to relaxation only in the retraction phase. The hysteresis during loading cycles for unfilled natural and synthetic rubber is only due to retardation with regards to the crystallization. In cycling deformation between two extremes [lambda]max and [lambda]min the crystallinity at [lambda]max decreases linearly with deformation amplitude [delta][lambda] = [lambda]max -[lambda]min and disappears for a critical frequency depending on [delta][lambda] = [lambda]max -[lambda]min and [lambda]max. Stress-induced crystallization around crack tip: A map of iso-contours (iso-crystallinity) and dimensions of the crystalline zone around crack tips have been measured as function of strain, cross-linking density and crack length
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Benali, Abdelkader. "Comportement dynamique des butées hydrodynamiques." Grenoble 2 : ANRT, 1988. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37611760m.
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Benali, Abdelkader. "Comportement dynamique des butées hydrodynamiques." Poitiers, 1988. http://www.theses.fr/1988POIT2011.
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Champagne, Jonathan. "Modélisation physique du comportement mécanique linéaire et non-linéaire des élastomères renforcés." Thesis, Université Paris sciences et lettres, 2020. http://www.theses.fr/2020UPSLM043.
Full textAbstract:
L’ajout de charges dans les élastomères, en particulier les nano-silices dans les silicones, améliore sensiblement les propriétés mécaniques (rigidité, dissipation, contrainte à rupture,...). En contrepartie, cela introduit dans le comportement mécanique des dépendances et des non-linéarités absentes dans la matrice pure. Le lien entre la microstructure complexe du matériau et ses propriétés mécaniques macroscopiques n’est pas encore clairement établi. C’est pourquoi, nous commençons par construire un modèle stochastique décrivant la réponse mécanique linéaire des élastomères renforcés. Ce modèle est basé sur le concept de ponts vitreux. La microstructure représentative du matériau est formée par une distribution d’orientations et de longueurs de ponts, i.e. de régions de chaînes polymères confinées entre agrégats. Localement, la réponse mécanique du pont peut être vitreuse ou caoutchoutique selon le confinement, la température et l’amplitude de déformation. Les propriétés mécaniques macroscopiques de la distribution sont calculées par une méthode d’homogénéisation auto-cohérente. Pour chaque matériau, la distribution de ponts peut être identifiée à partir des mesures expérimentales du renforcement mécanique en régime linéaire.Le modèle stochastique nous permet aussi d’élucider l’origine physique de l’équivalence température-pression mise en évidence sur la rigidité. Alors que la température engendre la disparition des ponts vitreux (adoucissement), nous montrons que la pression, elle, en crée de nouveaux (rigidification). Le concept de ponts vitreux nous permet alors d’établir une nouvelle loi d’équivalence température-pression pour les élastomères renforcés. En outre, nous montrons que cette théorie décrit aussi, en première approximation, les propriétés mécaniques non-linéaires (effet Payne) de nos matériaux. Pour finir, nous mettons en œuvre dans un code de calcul éléments finis, un modèle de comportement macroscopique à base physique. Bien que le cadre thermodynamique soit classique, les valeurs des paramètres matériaux sont issues de surfaces de réponses qui sont identifiées à partir du modèle stochastiqueThe addition of fillers into a polymer matrix, such as nano-silica into silicone rubbers, brings an outstanding enhancement in the mechanical properties (stiffness, hysteresis, ultimate strength,...). In return, many dependencies or nonlinearities appear in the mechanical behaviour which do not exist in the pure rubber. The relation between the microstructure and the macroscopic mechanical properties is not yet clearly understood.Thus, we start with the development of a stochastic model describing the linear mechanical response of filled rubbers. This model is based on the glassy bridges theory. The typical microstructure of the system is composed by a bridges lengths and orientations distribution, i.e. confined polymer chains between aggregates. The local mechanical response of a single bridge can be glassy or rubbery depending on the confinement degree, the temperature and the strain amplitude. The macroscopic mechanical properties of the distribution are calculated by the mean of a self-consistent homogenization. For all our materials, the bridges distribution has been identified based on the linear mechanical reinforcement measurements.The stochastic model also provides the physical origin of the pressure-temperature superposition highlighted on the stiffness. The temperature makes the glassy bridges disappear (softening) while the pressure creates new ones (hardening). The glassy bridges theory allows us to suggest a new pressure-temperature superposition law for filled elastomers.Then, we show that the theory is also capable, to a first approximation, to describe the nonlinear mechanical properties (Payne effect) of our samples. Finally, we implement the constitutive equations of a macroscopique behaviour into a finite element software. Although the thermodynamical framework is standard, the material parameters are given by responses surfaces which are identified based on the stochastic model
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Berardi, Georges. "Modelisation numerique du comportement thermo-viscoelastique d'un elastomere en grandes deformations." Aix-Marseille 1, 1995. http://www.theses.fr/1995AIX11001.
Full textAbstract:
Ce travail est consacre a la modelisation numerique des phenomenes thermo-mecaniques d'un corps viscoelastique en grandes deformations. Cette etude est appliquee au cas du moyeu rotor d'un helicoptere. Dans la premiere partie, nous ecrivons les equations de conservation du couplage thermo-viscoelastique dans le cadre des grandes deformations, en variables de lagrange, dans la configuration de reference du materiau. L'equation de la chaleur comporte un terme source fonction des grandeurs physiques decrivant le comportement thermo-mecanique du materiau. A partir de mesures experimentales, une expression de ce terme source est determinee par methode inverse sous la forme d'une loi de type arrhenius. Dans la deuxieme partie, les equations de conservation du couplage fluide-structure sont ecrites en variables d'euler. Pour prendre en compte le mouvement du solide, nous mettons en uvre une technique numerique destinee a localiser, a chaque instant, la position de l'interface fluide-structure. L'ecoulement et les transferts thermiques autour d'un cylindre de section carree sont etudies. Lorsqu'il est mobile, on observe une amplification du detachement tourbillonnaire a l'aval du cylindre et une variation importante des echanges thermiques a l'interface
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Maheu, Pierre. "Contribution à l'étude du comportement tribologique de revêtements polymères chargés présentant des propriétés d'antiadhérence ou d'antiadhésion." Besançon, 2000. http://www.theses.fr/2000BESA2036.
Full textAbstract:
Le travail accompli concerne la résistance à l'usure par frottements de différents revêtements antiadhérents ou antiadhésifs obtenus par simple pulvérisation. Ces structures superficielles sont constituées d'une matrice polymère en PTFE ou en élastomère silicone dans laquelle sont incorporés des renforts granulaires de carbure de silicium (SiC). Les résultats portent sur l'influence de la taille de ces renforts, celle de la nature de l'interface matrice / renforts et celle de la structure du composite sur l'usure et les frottements du revêtement. Les essais d'usure ont été effectués sur un tribomètre de type pion / plan équipé d'un capteur de force mesurant à tout instant le coefficient de frottement du couple pion acier / plan composite. Seule la force normale appliquée sur le levier du tribomètre a été modifiée. Le sillon laissé sur la surface du revêtement a été analysé au rugosimètre après différentes durées de frottement afin de déterminer le volume d'usure du revêtement. . .
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Ghfiri, Hassane. "Application de la mécanique de la rupture aux matériaux à comportement non linéaire : contributions respectives des dimensions finies et du comportement du matériau dans l'expression du paramètre énergétique J." Lille 1, 1993. http://www.theses.fr/1993LIL10162.
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Barrade, Philippe. "Comportement dynamique des ensembles convertisseur - filtre." Toulouse, INPT, 1997. http://www.theses.fr/1997INPT113H.
Full textAbstract:
L'objet de ce travail est l'etude du comportement dynamique des filtres places en entree de convertisseurs statiques. Le but recherche est de prendre en compte l'instabilite potentielle de tels systemes des la phase de dimensionnement d'un filtre d'entree. Une premiere partie recense les divers criteres generalement mis en uvre lors du dimensionnement d'un filtre d'entree. L'auteur montre que les outils utilises pour la caracterisation du comportement dynamique ne permettent pas d'apprehender la stabilite d'un filtre lors de perturbations de forte amplitude. Il est propose dans un deuxieme temps un nouveau modele fort signal qui permet, a l'issue d'un traitement informatique par calcul formel et numerique, de caracteriser pleinement le comportement dynamique d'un filtre d'entree : stabilite, amortissement et aire de fonctionnement stable. La troisieme partie detaille les solutions qui permettent de fixer le comportement dynamique d'un filtre d'entree, soit par ajout de cellules stabilisatrices, soit par la prise en compte de l'etat du filtre d'entree par la commande du convertisseur. Un exemple d'application illustre la mise en uvre de cette deuxieme solution pour un ensemble filtre-forward. Enfin, l'etude est completee par la prise en compte de la nature impedante de l'alimentation continue, sur laquelle sont connectes plusieurs ensembles filtre-convertisseur. L'auteur montre qu'un dimensionnement coherent de chacun de ces systemes assure l'harmonie au sein de ce reseau.
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Brajer, Xavier. "Comportement dynamique du verre sous impact." Cachan, Ecole normale supérieure, 2004. http://www.theses.fr/2004DENS0025.
Full textAbstract:
Les vitrages blindés civils sont majoritairement des multfeuilletés composés de plis alternés de verre et de matiere plastique. Ce travail vise à analyser les phénomènes régissant la fragmentation du verre lors de l'impact puis à proposer de nouvelles solutions innovantes de vitrages blindés. A partir des observations expérimentales, un modèle numérique est construit puis utilisé pour mener à bien des simulations d'impactsThis work deals with armored glazings, which are composed of glass and plastic layers. Dynamic phenomena inducing glass fragmentation are analysed to propose new innovative solutions. The experimental results are used to construct a numerical model of glass fragmentation and to propose numeric simulations of impacts on multi layer
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Mevel, Bruno. "Comportement dynamique des roulements à billes." Lyon, INSA, 1992. http://www.theses.fr/1992ISAL0079.
Full textAbstract:
Le comportement dynamique d'un roulement à billes est étudié grâce à un modèle théorique et à une série d'expériences. Une des conclusions attendues, de cette étude, concernait l' influence des défauts sur les vibrations engendrées par le roulement. Mais le problème n'est pas simple puisqu'il fait appel à la dynamique des systèmes fortement non-linéaires et qu'il a été nécessaire d'utiliser des outils de la physique des phénomènes chaotiques pour comprendre les mouvements. On a décrit les routes vers le chaos, qui apparaissent en fonction de la vitesse de rotation et des caractéristiques de jeux et d'amortissement, soit par cascade de sous-harmoniques ou par mouvements quasi-périodiques. Une expérimentation a permis de visualiser certaines des bifurcations prévues par la théorie. Un logiciel de simulation des vibrations de roulements à billes avec défauts géométriques des constituants a résulté de l'analyse, la confrontation à l' expérimentation s'est avérée excellente. L'étude a permis de montrer les effets de masque de certains défauts par rapport à d'autres et donc au stade industriel d'agir sur le procédé de fabrication induisant le défaut à effet dominantThe dynamical behaviour of a ball bearing is studied through a theoretical model and some experiments. One of the expected issues was the evaluation of the vibration generated by the geometrical imperfections of bearings. But the problem is not easy because the bearing is a highly non-linear system and the techniques of the chaotic physics were used to describe the motions. The routes to chaos were described as functions of the rotational speed, the damping factor and the internal clearance of the bearing, they are the cascade of sub-harmonic and the quasi-periodic routes. An experiment was carried out and showed some of the bifurcations scheduled by theory. A program was achieved to simulate the vibration of bearing including its geometrical imperfections and the comparison with experiments was excellent. Our study showed that some of the defects are masked by predominant imperfections and therefore the fabrication process to be improved
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Jazzar, Mohamad Fadl. "Modélisation du comportement hyperélastique quasi incompressible de structures acier-élastomères et validation expérimentale." Aix-Marseille 2, 1993. http://www.theses.fr/1993AIX22085.
Full textAbstract:
Dans le but de modeliser le comportement hyperelastique quasi-incompressible en regime de grandes deformations, l'energie interne a ete decrite par le modele de hart-smith, modifie pour la quasi-incompressibilite. L'identification des differentes caracteristiques du materiau a ete realisee grace a trois essais distincts. Sur le plan numerique, une formulation en lagrangien a ete adoptee. Cette formulation a ete traitee par l'algorithme de newton-raphson associe a un algorithme d'incrementation automatique des pas de chargement. D'autre part, la vectorisation du code sur un cray y-mp 2e s'est averee tres efficace pour diminuer les temps de calculs elementaires et de resolution globale. Les formulations en elements finis ont ete validees grace a deux types de tests elementaires et structuraux. Les resultats numeriques sont en accord avec l'experience et les resultats analytiques. Un probleme industriel de type butee spherique a ete etudie dans cette these
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Boissezon, Rémi. "Amélioration du comportement au feu des élastomères silicones pour des applications en câblerie." Thesis, Montpellier 2, 2014. http://www.theses.fr/2014MON20186.
Full textAbstract:
Les silicones possèdent naturellement d'excellentes propriétés au feu. Ils dégagent peu de chaleur et ne produisent pas de composés toxiques en brulant. Cependant, pour leur utilisation en câblerie de sécurité, il est nécessaire d'améliorer la cohésion des cendres et diminuer l'opacité des fumées produites par leur combustion. Aussi, dans le cadre de ce travail, plusieurs additifs phosphorés ont été incorporés dans une formulation silicone modèle pour générer du charbonnement. Quel que soit le composé phosphoré introduit, le comportement au feu a été dégradé du fait d'une diminution de la stabilité thermique du silicone. De plus, la cohésion des résidus n'a pas été améliorée par ces composés. C'est pourquoi des verres de bas point de ramollissement et des borates ont été testés dans un second temps. Sur l'ensemble de ces nouveaux essais, seul un verre en particulier a permis d'augmenter la cohésion des cendres mais celui-ci a également dégradé le comportement au feu en déstabilisant thermiquement le silicone. L'objectif de la réduction de la quantité de fumées dégagée a été atteint en générant un effet barrière grâce à la dispersion d'un talc de haut facteur de forme. Cet effet barrière a également permis de diminuer le débit calorifique et d'augmenter la quantité de résidus finaux sans cependant augmenter la cohésion des cendres. La combinaison de ce même talc avec le cyanurate de mélamine nous a permis d'obtenir la classification V-0 au test UL-94. L'effet barrière du talc a été conservé mais est légèrement perturbé par le dégagement gazeux de l'additif azoté. Une optimisation de la formulation serait intéressante à mener pour conserver la classification V-0 et un effet barrière optimumSilicones exhibit excellent fire properties. They do not release toxic products and release a low rate of heat when they burn. However, to be used as wires for safety devices, they need greater ashes cohesion and they have to release less smoke during combustion. To that end, many phosphorus compounds have been introduced in a model silicone formulation to generate a charring layer. Whatever the phosphorous compound introduced in formulations, the fire behavior was deteriorated and the silicone thermal stability decreased. Moreover, the residue cohesion was not improved by these compounds. Hence, glass frits with low melting points and borates based compounds were tested in a second step. Just one particular glass frit was able to improve the ashes cohesion but the fire behavior was impaired by a decrease of the silicone thermal stability.The objective in term of decrease of smoke release was achieved by the dispersion of a high aspect ratio talc able to generate a barrier effect. This barrier effect also permitted to decrease the total heat release and mass loss. Unfortunately, ashes cohesion was not improved by this talc. In combination with melamine cyanurate, this talc succeeded to reach the V-0 classification according to the UL-94 test. The talc still imparts a barrier effect but it was slightly disturbed by the gaseous release of nitrogen compound. An optimization of the formula could be interesting to preserve the V-0 classification and an optimum barrier effect
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Brunac, Jean-Baptiste. "Modélisation numérique du comportement en fatigue des élastomères chargés de noir de carbone." Paris 6, 2006. http://www.theses.fr/2006PA066511.
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Bouchart, Vanessa. "Étude expérimentale et modélisation micromécanique du comportement et de l'endommagement des élastomères renforcés." Lille 1, 2007. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2007/50376-2007-Bouchart.pdf.
Full textAbstract:
Les élastomères renforcés ou plus généralement les composites à matrice élastomérique sont largement utilisés dans divers domaines industriels. La maîtrise du comportement de cette classe de matériaux repose sur une bonne compréhension des mécanismes de déformations en jeu ainsi que des relations microstructure-comportement mécanique macroscopique. De plus, il est nécessaire de développer des modélisations adéquates du comportement qui traduisent le lien avec la microstructure hétérogène. Un moyen efficace de répondre à cette demande est de mettre en œuvre des méthodes d'homogénéisation non linéaire permettant la détermination des réponses macroscopiques des composites hyperélastiques soumis à de grandes déformations. L'objectif de ce travail de thèse est de prédire le comportement non linéaire et l'endommagement des composites hyperélastiques à microstructure aléatoire. On présente d'abord l'approche d'homogénéisation du second ordre retenue pour cette étude et on décrit les algorithmes développés pour mise en œuvre de cette approche dans un contexte 3D. Afin de fournir une évaluation rigoureuse de la méthode d'homogénéisation non linéaire et de sa mise en œuvre, on procède à des comparaisons de ses prédictions, d'abord avec des simulations éléments finis puis avec des données d'expériences réalisées sur un composite EPDM/PP dans le cadre de la thèse. Cette dernière confrontation a motivé la nécessité d'incorporer des mécanismes d'endommagement dans la loi de comportement micro-macro proposée. Une validation du modèle complet permet d'en illustrer les capacités prédictives pour l'EPDM/PP.
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Bile, Bernadette. "Comportement mécanique de mélanges à matrice polystyrène renforcés au choc." Lille 1, 1999. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/1999/50376-1999-121.pdf.
Full textAbstract:
Ce travail constitue une contribution à l'étude du comportement en plasticité et rupture de mélanges de polymères à matrice polystyrène et renfort de particules composites à base d'élastomère. L'influence de la morphologie et de la taille des particules de renfort a été examinée dans le cas d'inclusions de structure capsule de petite taille (0. 3 nm) ou salami de taille plus élevée (>1 micron). L'étude de la rupture statique et dynamique indique que le matériau à morphologie capsules présente une meilleure résistance à l'amorçage que celui à morphologie salami. La situation est inverse pour la résistance à la propagation de fissure. L'association des deux types de particules fait apparaître un effet de synergie important pour le régime de propagation de fissure en impact des l'introduction de faibles taux de salamis dans un mélange à morphologie capsule. La combinaison des essais de mécanique de la rupture avec l'étude de la plasticité et l'analyse morphologique suggère que cette synergie résulte principalement de la capacité des particules salamis à stabiliser les craquelures amorcées par les capsules.
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Saad, Patricia. "Modélisation et identification du comportement non linéaire des cales en caoutchouc." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2003. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/psaad.pdf.
Full textAbstract:
Les propriétés des élastomères (grandes déformations, amortissement) rendent leur utilisation très intéressante d'un point de vue industriel. Ces matériaux sont aujourd'hui de plus en plus utilisés notamment dans des secteurs de l'industrie tels que l'automobile ou l'aéronautique. Cette utilisation concerne généralement des pièces qui sont soumises à de fortes sollicitations mécaniques (statiques et dynamiques). Le comportement à modéliser est alors fortement non linéaire, les non linéarités étant aussi bien géométriques (dues aux grandes déformations imposées) que comportementales (les lois de comportement utilisées sont non linéaires). Pour représenter ces aspects, des lois de comportement complexes sont implantées dans des codes de calcul éléments finis. Mais leur utilisation aboutit à des modèles coûteux numériquement, et comportant un grand nombre de degrés de liberté. De plus cela ne permet pas d'écrire une relation analytique utilisable dans des logiciels multicorps pour simuler le comportement d'une pièce en élastomère. Ce travail de thèse propose un modèle simplifié à peu de degrés de liberté pour approximer la réponse des liaisons élastiques en élastomère utilisées dans l'industrie automobile. Pour ce faire on utilise une approximation de Ritz pour décrire les déplacements et la géométrie des pièces. Cela permet d'obtenir une approximation des courbes effort déplacement. Des lois de comportement hyperélastiques et viscoélastiques sont prises en compte dans le modèle. Une deuxième partie est consacrée à l'extension du modèle pour prendre en compte la dissipation non linéaire des élastomères. De nombreux essais sont réalisés à différents niveaux d'amplitude d'excitation, de fréquence, et de précharge. Pour approcher la dépendance en amplitude du module dynamique, on effectue un développement en séries de Volterra de la relation contraintes déformations. L'influence de la précharge est prise en compte par linéarisation d'un modèle hyperviscoélastiqueWe develop a numerical model to compute non linear rubber bush response. The objective is to take into account elasticity, damping, and non linear properties in a simple model dedicated to full vehicle modelling simulation. It is therefore important that the constitutive model a accurately capture theses aspects of the mechanical behaviour. To take into account these properties, Finite Element Codes use several complex constitutive laws. All these constituve equations can be integrated in finite element models and many algorithms are developed for this purpose. The main drawback of this procedure is its complexity. The number of dof is too high to be integrated in a vehicle study. Our work aims at giving a simplified approximation of the force as a function of the displacement and its derivatives, starting from a microscopic constitutive equation. Starting from a finite element model and a constutive law, we want to generate an equivalent rheological model, with a few dof. This model aims at predicting the frequency response of the bush, function of its geometry, of the load, of the parameters of the constitutive law. To do so, we approximate the displacement as a linear combination of admissible kinematic displacement fields, according to the Rayleigh-Ritz approximation. Hyperelastic models are used to fit on linear quasi static force deflection curves. Viscoelastic constitutive laws are also developped. In order to predict amplitude dependency observed when we measure steady state harmonic response, we use a Volterra development of the stress strain constitutive equation. To take into account preload effects, we linearize a viscohyperelastic model. The predictions of these models are compared to experimental data
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Lopez-Pamies, Oscar. "Sur le comportement effective, l'évolution de microstructure et la stabilité macroscopique des composite élastomères." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2006. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00002978.
Full textAbstract:
Les composites élastomères sont actuellement utilisés dans de nombreuses applications commerciales et ont montré de grandes promesses pour l'utilisation dans les nouvelles technologies. Cela soulève la pratique, ainsi que théorique nécessaire pour comprendre le lien entre la microstructure sous-jacente de composites en élastomère et de leurs propriétés mécaniques et physiques, et comment celui-ci peut être améliorée avec des changements dans l'ancienne. Dans ce contexte, l'objectif principal de cette thèse est le développement d'une analyse, le cadre homogénéisation non linéaire pour déterminer la réponse globale des composites élastomères soumis à des déformations finies. Les comptes-cadre pour l'évolution de la microstructure sous-jacente, ce qui entraîne des changements dans la géométrie finie induite par la charge appliquée. Ce point est essentiel que l'évolution de la microstructure peut avoir un assouplissement significatif géométrique (ou raidissage) effet sur la réponse globale du matériau, qui, à son tour, peut conduire à l'élaboration éventuelle d'instabilités macroscopiques. Le concept principal derrière la méthode d'homogénéisation non linéaire proposé est la construction de principes variationnels appropriés en utilisant l'idée d'un "portail composite linéaire», qui a finalement permettre la conversion des estimations disponibles homogénéisation linéaire dans les estimations analytiques pour la grande déformation de réponse global de l' non linéaire des composites en élastomère. Cette thèse comprend des applications de la théorie proposée pour les différentes classes des élastomères renforcés et poreux aléatoire et des microstructures périodiques. Une analyse complète du comportement efficace, l'évolution de la microstructure et le développement d'instabilités macroscopiques est prévu pour toutes ces applications.
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Lopez-Pamies, Oscar. "Sur le comportement effective, l'évolution de microstructure, et la stabilité macroscopique des composites élastomères." Palaiseau, Ecole polytechnique, 2006. http://www.theses.fr/2006EPXX0049.
Full text
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Gagnol, Vincent. "Modélisation du comportement dynamique des électrobroches UGV." Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00695243.
Full textAbstract:
Les electrobroches UGV sont des éléments très influents sur la durée de vie des moyens de production car elles font partie des sous-systèmes les plus complexes et les plus sollicités d'une machine-outil. L'insufissance de maîtrise du comportement dynamique en usinage de ces systèmes induit des coûts d'exploitation et de maintenance très importants et constitue un frein à l'essor de cette technologie. Les travaux de thèse ont permis d'élaborer un modèle éléments finis de prédiction du comportement dynamique d'électrobroches en rotation. La simulation du modèle permet d'observer une forte dépendance du comportement dynamique avec la fréquence de rotation de la broche.Les propriétés du modèle sont ensuite exploitées pour prédire les conditions de stabilité d'une opération d'usinage. Les résultats numériques présentés dans la thése ont fait l'objet de validations expérimentales. Un logiciel industriel d'analyse d'electrobroches BrochePro a été élaboré
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Velkova, Cvetelina Vladimirova. "Modélisation du comportement dynamique des rotors d'hélicoptères." Phd thesis, Ecole nationale supérieure d'arts et métiers - ENSAM, 2013. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00997268.
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Modélisation du comportement dynamique des rotors d'hélicoptèresL'objectif de la thèse est l'étude et la modélisation du comportement dynamique et aérodynamique du rotor de l'hélicoptère en considérant à la fois les forces d'inertie et les forces aérodynamiques et en tenant compte des déformations élastiques des pales. L'algorithme de couplage proposé permet d'effectuer le calcul transitoire avec échange de données entre les solveurs fluide et structure à chaque pas de temps.La particularité de cette étude est l'utilisation du modèle aérodynamique de la ligne active, qui représente les forces de pale appliquées au fluide par des termes sources. Ces termes sources sont répartis dans les cellules de maillage à l'emplacement de la pale. Ainsi, la rotation, la torsion et le battement de la pale peuvent être représentés sans aucune déformation du maillage. Un avantage de la ligne active est que la simulation utilise un nombre réduit de nœuds, car des conditions aux limites "lois des parois" ne doivent pas être modélisées.Le cas d'un petit rotor expérimental d'hélicoptère est étudié en vol d'avancement. Les solveurs de fluide et de structure sont couplés pour calculer le comportement aérodynamique et dynamique du rotor. Pour ce faire, un algorithme de couplage faible en série décalé est appliqué. Les calculs itératifs sont contrôlés par un code spécialement conçu. Au début de chaque itération, le code calcule et répartit les termes sources dans le domaine fluide. A la fin du pas de temps, le code exécute le solveur de calcul de structure pour calculer un seul pas de temps. Ce solveur calcule le déplacement de la pale sous l'effet des forces aérodynamiques, élastiques et d'inertie et renvoi les résultats au solveur fluide. Les déplacements de la pale calculés servent de référence pour le solveur fluide au pas de temps suivant, pour distribuer les termes sources. Le calcul s'arrête lorsque le critère de convergence est vérifié.Afin de valider le cas simulé, des expérimentations sont réalisées en soufflerie. La puissance et la poussée aérodynamique du rotor sont mesurées. La Vélocimétrie par images de particules (PIV) est utilisée pour obtenir le champ de vitesse autour du rotor. Les mesures PIV à phase bloqué dans des plans azimutaux ont permis de reconstituer le champ d'écoulement 3D. La comparaison entre les résultats numériques et les expériences montre un bon accord et permet de valider la méthode de couplage proposée.
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Quiroz, Gil Jorge. "Surveillance du comportement dynamique des processus industriels." Grenoble 2 : ANRT, 1987. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37609055t.
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Hernandez, Pascal. "Modélisation du comportement d'un dispositif d'étanchéité dynamique." Toulouse 3, 1994. http://www.theses.fr/1994TOU30214.
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L'objectif de cette these est de presenter une modelisation du comportement de dispositifs d'etancheite dynamique et les resultats numeriques correspondant. Ces dispositifs sont utilises dans les mecanismes pour realiser une etancheite partielle quand les vitesses de rotation relative sont trop importantes pour les solutions habituelles. Les dispositifs etudies comportent principalement deux disques: un est relie a l'arbre et l'autre au bati ; ce dernier etant plaque sur le premier par des ressorts. Pendant le fonctionnement, un film gazeux se cree entre les disques, inhibant tout contact. Le controle de l'epaisseur du film permet celle du debit de fuite. Pour etudier le comportement de tels mecanismes, une formulation analytique du probleme est presentee en premier lieu. Alors, un modele geometrique et cinematique a trois degres de liberte est propose pour modeliser le mecanisme par deux disques en rotation relative, dont l'un comporte des rainures spiralees. Un modele dynamique associe au mouvement a trois degres de liberte du disque lie au bati a ete developpe et la mecanique des films minces visqueux est utilisee pour etudier le comportement du film gazeux a l'interface. L'utilisation de la methode des elements finis dans la mecanique des films minces visqueux est introduite a travers un exemple monodimensionnel. Une description des elements utilises dans les etudes stationnaires comme instationnaires est aussi presentee. On montre d'abord la performance des elements finis utilises et la validation des calculs d'apres les resultats obtenus. L'efficacite des rainures, en fonction de leur forme et de leur disposition est alors etudiee. Pour finir, on presente une etude parametrique generale, concernant: le debit massique a travers le dispositif, la portance du film fluide, les moments crees et les coefficients des matrices de raideur et d'amortissement associees au modele dynamique
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Villard, Claude. "Etude du comportement dynamique d'un robot quadrupède." Paris 6, 1993. http://www.theses.fr/1993PA066660.
Full textAbstract:
Cette thèse présente une étude sur la réalisation d'allures dynamiques ou quasi-dynamiques avec un robot quadrupède. Elle s'inscrit dans le cadre du projet Ralphy (robot autonome à liaisons pneumatiques hybrides) développé au laboratoire de robotique de Paris. La détermination des couples articulaires qu'il faut appliquer sur les pattes pour garantir l'équilibre de la plate-forme lors d'une allure non-statique nécessite de résoudre le modèle dynamique inverse (m. D. I. ) du robot. Aussi, pour répondre à la contrainte de temps réel et aux contraintes matérielles des systèmes embarqués, une approche basée sur une distribution hiérarchisée de l'ensemble des taches à réaliser est exposée (chapitre 2). Les quatre problèmes suivants sont alors traités: résolution du m. D. I. Des pattes (chapitre 3), coordination du mouvement des pattes et détermination du profil de la trajectoire suivie par leur extrémité (chapitre 4), contrôle de la stabilité de la plate-forme (chapitre 5). Enfin, la dernière partie de ce mémoire est consacrée à la présentation du nouveau projet Reality (robot d'étude autonome à locomotion intermédiaire typique)
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Sriti, Mohammed. "Comportement statique et dynamique des joints labyrinthe." Lille 1, 1994. http://www.theses.fr/1994LIL10075.
Full textAbstract:
Les joints labyrinthe sont des dispositifs utilises dans les machines tournantes (turbines, pompes, compresseurs,. . . ), pour assurer l'etancheite a la traversee de carters par des arbres tournants. Ils ont un comportement semblable a celui de paliers hydrodynamiques et leur presence peut modifier de facon sensible les caracteristiques dynamiques des lignes d'arbre. L'objet primordial de ce travail etait de developper une methode permettant de determiner les comportements statiques et dynamiques de ces joints. Pour cela, on a realise: 1) deux modeles de calcul global a partir du modele de childs et scharrer, l'un valable dans le cas compressible l'autre dans le cas incompressible. Le comportement statique est obtenu en resolvant les equations de bilan de masse et de quantite de mouvement a l'echelle du joint, les informations a l'echelle plus fine etant fournies par des correlations et l'excentricite etant supposee nulle. Le comportement dynamique est obtenu par resolution de ces equations linearisees, l'excentricite, supposee petite, variant sinusoidalement. 2) des calculs locaux a l'aide d'un code de calcul resolvant les equations de ns en 3d axisymetrique pour obtenir les correlations locales necessaires pour alimenter les modeles globaux. 3) des essais experimentaux en incompressible permettant de valider la methodologie retenue. La comparaison entre les resultats experimentaux et les resultats de modelisation permettent d'affirmer la validite de cette methodologie.
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Abonneau, Laurence. "Modélisation du comportement dynamique d'isolateurs sous pollution." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2000. http://www.theses.fr/2000ECDL0010.
Full textAbstract:
Ce memoire presente un modele dynamique axisymetrique de comportement d'isolateur sous pollution. Apres une analyse des principaux modeles statiques ou dynamiques, developpes en courant continu ou alternatif, nous presentons notre propre modele. Celui-ci se compose de trois principaux modules : le module de comportement thermique decrit les transferts de chaleur. Il prend en compte les echanges par conduction a l'interieur du verre, les echanges par convection entre l'air et l'isolateur, ainsi que l'apport thermique des hydrometeores arrivant a la surface de l'isolateur. Le module de comportement dynamique du depot de pollution calcule le taux de dissolution des composes ioniques du depot polluant en fonction de son humidification et de sa temperature. Globalement ce module permet de determiner la repartition des conductivites electriques surfaciques qui est la donnee principale du module simulant le comportement electrique. Ce dernier module determine principalement la presence d'arcs partiels ainsi que leurs evolutions, en se basant essentiellement sur le modele statique de claverie et porcheron qui possede une forte assise experimentale. L'apport thermique des courants de fuite et des arcs est evidemment pris en consideration dans l'evolution des temperatures. Une validation de ce modele est presentee dans le dernier chapitre avec des comparaisons entre des resultats obtenus en laboratoire ou dans la litterature et le resultat des simulations.
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Couderc, Philippe. "Comportement dynamique des chaînes de transmission automobiles." Lyon, INSA, 1997. http://www.theses.fr/1997ISAL0063.
Full textAbstract:
Ce travail concerne l'étude théorique et expérimentale du comportement dynamique en torsion des chaînes cinématiques de transmission automobiles. Il comprend la réalisation d'un banc de simulation et d'un logiciel de calcul pour la prédiction du comportement dynamique et la recherche de solutions techniquement satisfaisantes. Le premier chapitre est consacré à la compréhension des phénomènes de vibrations en torsion de la chaîne cinématique soumise à l'acyclisme moteur. Il met en évidence les comportements dynamiques associés aux bruits de point mort, graillonnement, à-coups de couple, bruits de transmission et dresse un état de l'art dans le domaine. Dans le deuxième chapitre, l'étude des fréquences et modes est d'abord effectuée sur des modèles linéaires de chaînes cinématiques. L'étude des phénomènes transitoires non linéaires est ensuite réalisée sur des modèles simples permettant de mieux comprendre les phénomènes de chocs de denture associés aux non linéarités de l'embrayage. Les différents types de chocs sont identifiés, leurs conditions d'apparition sont étudiées, et les paramètres principaux ayant un effet bénéfique sur la réduction du bruit de point mort sont dégagés. Dans le troisième chapitre, une modélisation de type éléments finis est utilisée pour prévoir le comportement dynamique de systèmes réels et effectuer des simulations en régime transitoire. Un élément de poutre en torsion particulier est utilisé et des éléments non linéaires spécifiques aux chaînes cinématiques automobiles sont développés : embrayage avec multi-étages de raideur et hystérésis, engrenage avec jeu, différentiel. Une méthode d'intégration numérique alliée à la méthode pseudo-modale permet le calcul des réponses temporelles. La validation des modèles est effectuée par des comparaisons calculs/essais pour deux applications et l'accord théorie/expérience est très satisfaisant. Le quatrième chapitre concerne l'étude expérimentale. Un banc de simulation d'une chaîne cinématique a été conçu et réalisé. Il permet de reproduire les phénomènes rencontrés sur véhicule et de valider les modèles numériques. Les résultats expérimentaux sont analysés à l'aide d'un logiciel spécifique développé pour le traitement des signaux de vitesses de rotation instantanéesThis work sets out the theoretical and experimental study of the torsional dynamic behavior of drive powertrains. It includes the design of an experimental set-up and computer software to predict dynamic behavior and seek efficient technical solutions. The first chapter deals with understanding the torsional vibration of a driveline excited by engine flywheel velocity fluctuations. The dynamic behavior corresponding to idle gear rattle, gear noise, surging, transmission noises are identified. A state of the art is also presented. In chapter two, a driveline linear analysis is achieved by using simple models. Then nonlinear effects are studied on simple models which lead to better understanding of gear tooth impacts associated with a multi-stage nonlinear clutch. The different types of impacts are identified, gear rattle criteria are studied, and finally, the main parameters influencing the noise reduction on idle gear rattle are discussed. In chapter three, a finite element model is used to study the dynamic behavior of actual systems and to perform transient analysis. A special rod element is used and three nonlinear elements are developed: multi-stage clutch with dry friction, gear backlash, differential. The time response is calculated with a Newmark time integration scheme and a pseudo-modal method. Models are validated on two industrial applications by comparing numerical and experimental results. This permits clearly identifying the transient phenomenon and it provides very satisfactory agreements. An industrial version of the software VICTOR is installed and used at RENAULT. Chapter four deals with the experimental study. An experimental set-up of the whole driveline has been designed and built. It allows simulation of the basic phenomenon occurring on vehicles and validation of the numerical models. A software including the signal processing of instantaneous rotational speed has been developed for analysing experimental results
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Lucas, Yann. "Comportement macroscopique des écoulements à interface dynamique." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2005. http://www.theses.fr/2005INPL016N.
Full textAbstract:
L'existence d'un système d'interfaces dispersées à l'échelle microscopique dans un fluide en milieu poreux apporte une non linéarité dans le modèle macroscopique d'écoulement. Suivant que ces interfaces sont singulières ou régulières, c'est-à-dire qu'elles apportent ou non des changements cruciaux dans la structure des lignes de courant, les modifications du modèle macroscopique sont radicales ou non. Deux types de systèmes d'interface ont été étudiés. Le premier traite de l'interface existant pour un écoulement diphasique. La méthode d'homogénéisation par développement asymptotique en milieu périodique a été utilisée afin de dériver les lois macroscopiques, à l'échelle du milieu poreux, à partir des lois microscopiques, lois de Navier-Stokes, à l'échelle du capillaire. Il a été montré qu'au préalable il fallait distinguer l'interface microscopique plane, régulière, de l'interface ménisque, singulière. Dans le premier cas, la loi d'écoulement macroscopique fait intervenir les gradients de pression des deux phases, mais pas la capillarité. Dans le second cas, la procédure d'homogénéisation nécessite tout d'abord la résolution d'un certain nombre de problèmes, notamment le problème de prolongement des phases, de la périodicité de l'écoulement, du point triple, pour faire ensuite apparaître dans la loi macroscopique une capillarité vectorielle, mais pas les deux gradients de pression. Le second type de système traite de l'interface de structure qui sépare, dans un écoulement monophasique, deux régions au mode d'écoulement spécifique. L'étude du comportement macroscopique de ces écoulements monophasiques structurés vise à contribuer à la compréhension du fondement théorique de la loi de Darcy-Forchheimer. A l'aide du code CFD-ACE, des simulations numériques d'écoulement au travers d'un créneau ont pu être conduites, pour lesquelles les effets des forces visqueuses et inertielles sont évalués. Les résultats de ces simulations montrent que la non-périodicité de l'écoulement, c'est-à-dire l'anisotropie du milieu, est une cause possible de l'apparition de la correction quadratique, mais le point majeur mis en évidence est la singularité du mouvement de l'interface de structure comme source du tenDe quadratique: l'instabilité de cette interface permet une accumulation de fluide à faible vitesse en bordure de créneauScattered microscopic interfaces system in a fluid in porous medium brings non-linearity in macroscopic flow model. Whether these interfaces are regular or singular, they bring fundamental changes in streamlines or no t, macroscopic model changes are radical or not. Two types of interfaces system have been studied. The first one deals with the interface between two phases. Homogenization by asymptotic development in periodic medium bas been used to derive macroscopic laws, in porous medium, from microscopic laws in capillary. It bas been shown that planned interface, regular, should be distinguished from meniscus interface, singular. Ln first case, pressure gradient ofboth phases are present in macroscopic law, but not capillarity. Ln second case, homogenization needs first to salve some problems like phases prolongation, flow periodicity, triple point, and leads to a capillarity vector in macroscopic law, but not two pressure gradients. The second type of system deals with the structure interface which separates 1\\10 regions of specific flow mode in a one phase flow. The study of the macroscopic behaviour ofthese structured flows aims to contribute to the comprehension of theoretical basements of Darcy-Forchheimer law. Due to CFD-ACE code, numerical simulations have been perfonned through a loophole, for which effects of viscous and inertial forces have been evaluated. Results of these simulations show that no-periodicity, namely anisotropy, is a possible cause for quadratic correction appearance, but the major point is the singularity of the structure interface movement as responsible for quadratic tenD : instability of this interface enables an accumulation offluid at low velocity in loophole border
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Velkova, Cvetelina Vladimirova. "Modélisation du comportement dynamique des rotors d’hélicoptères." Thesis, Paris, ENSAM, 2013. http://www.theses.fr/2013ENAM0055/document.
Full textAbstract:
Modélisation du comportement dynamique des rotors d'hélicoptèresL'objectif de la thèse est l'étude et la modélisation du comportement dynamique et aérodynamique du rotor de l'hélicoptère en considérant à la fois les forces d'inertie et les forces aérodynamiques et en tenant compte des déformations élastiques des pales. L'algorithme de couplage proposé permet d'effectuer le calcul transitoire avec échange de données entre les solveurs fluide et structure à chaque pas de temps.La particularité de cette étude est l'utilisation du modèle aérodynamique de la ligne active, qui représente les forces de pale appliquées au fluide par des termes sources. Ces termes sources sont répartis dans les cellules de maillage à l'emplacement de la pale. Ainsi, la rotation, la torsion et le battement de la pale peuvent être représentés sans aucune déformation du maillage. Un avantage de la ligne active est que la simulation utilise un nombre réduit de nœuds, car des conditions aux limites «lois des parois» ne doivent pas être modélisées.Le cas d'un petit rotor expérimental d'hélicoptère est étudié en vol d'avancement. Les solveurs de fluide et de structure sont couplés pour calculer le comportement aérodynamique et dynamique du rotor. Pour ce faire, un algorithme de couplage faible en série décalé est appliqué. Les calculs itératifs sont contrôlés par un code spécialement conçu. Au début de chaque itération, le code calcule et répartit les termes sources dans le domaine fluide. A la fin du pas de temps, le code exécute le solveur de calcul de structure pour calculer un seul pas de temps. Ce solveur calcule le déplacement de la pale sous l'effet des forces aérodynamiques, élastiques et d'inertie et renvoi les résultats au solveur fluide. Les déplacements de la pale calculés servent de référence pour le solveur fluide au pas de temps suivant, pour distribuer les termes sources. Le calcul s'arrête lorsque le critère de convergence est vérifié.Afin de valider le cas simulé, des expérimentations sont réalisées en soufflerie. La puissance et la poussée aérodynamique du rotor sont mesurées. La Vélocimétrie par images de particules (PIV) est utilisée pour obtenir le champ de vitesse autour du rotor. Les mesures PIV à phase bloqué dans des plans azimutaux ont permis de reconstituer le champ d'écoulement 3D. La comparaison entre les résultats numériques et les expériences montre un bon accord et permet de valider la méthode de couplage proposéeMODELING THE DYNAMIC BEHAVIOR OF HELICOPTER ROTORThe aim of the thesis is the investigation and modeling of dynamic and aerodynamic behavior of helicopter rotor considering both inertial and aerodynamic forces and taking into account the elastic deformation of the blades. The proposed coupling algorithm allows the transient calculations with data exchange between the fluid and structure solvers at each time step.The particularity of this research is the use of an actuator line aerodynamic model, which represents the blade forces applied to the fluid as source terms. These source terms are distributed in the grid cells where the blade is located. Thus the rotation, flapping and torsion of the blade can be represented without any grid deformation. An advantage of the actuator line is that the simulation uses a reduced number of nodes, because the “wall” boundary conditions do not need to be modeled.The case of small experimental helicopter rotor is studied in forward flight. The fluid and structure solvers are coupled to calculate aerodynamic and dynamic behavior of the rotor. For this purpose, a loosely coupling serial staggered algorithm is applied. The iterative calculations are controlled by specially developed code. At the beginning of each iteration, this code calculates and distributes the source terms in the fluid domain. At the end of the time step, the code runs the structural solver to execute a single time step. This solver calculates the blade displacement under aerodynamic, elastic and inertial forces, and the results are returned to the fluid solver. The calculated blade displacements serve as reference in the next fluid step to distribute the source terms. The calculation stops when the convergence criteria are met.In order to validate the simulated case, measurements are carried on in the wind tunnel. The power and aerodynamic thrust of the rotor are measured. Particle Image Velocimetry (PIV) is used to obtain the velocity field around the rotor. Phase locked measurement in azimuth planes enabled to reconstruct 3D flow field. The comparison between numerical results and experiments shows good agreement and permits to validate the proposed coupling method
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Baumann, Florian. "Vieillissement et comportement d’échelle dynamique hors équilibre." Thesis, Nancy 1, 2007. http://www.theses.fr/2007NAN10106/document.
Full textAbstract:
Les phénomènes de vieillissement et de comportement d'échelle dynamique ont été observés dans le passé dans beaucoup de systèmes hors-équilibre, mais il n'y a pas de théorie générale pour la description de ce type de système. Un premier pas a été réalisé avec la théorie d'invariance d'échelle locale (LSI) qui tente d'indentifier une forme généralisée du comportement d'échelle dynamique spatio-temporel. Pour des systèmes avec un exposant critique z = 2, il était déjà connu comment traiter ce genre de problème. Dans cette thèse on propose une reformulation et un élargissement de la LSI aux systèmes avec z ? 2. On en déduit des règles de Bargmann généralisées et on discute les symètries dynamiques élargies d'une équation de Langevin avec z ? 2. Puis on établit un formalisme pour le calcul des fonctions de corrélations et de réponse hors-équilibre. Les résultats sont confirmés dans plusieurs modèles concrets. Deuxièmement on s'intéresse au comportement de vieillissement dans des systèmes de réaction-diffusion. On trouve des différences importantes par rapport aux systèmes magnétiques dans certaines relations des exposants. Nous montrons aussi pour deux modèles exactement solubles comment élargir la LSI pour z = 2 afin d'inclure des modèles non-linéaires. Finalement, nous considérons le comportement de vieillissement proche d'une surface dans un système magnétique. Les résultats montrent que les formes d'échelle qu'on trouve dans le volume restent valides, mais certains exposants et fonctions d'échelle sont différents des quantités de volume correspondantesAgeing phenomena and dynamical scaling behaviour have been observed in many out-of-equilibrium systems, but a general framework for the description of such systems is still missing. A first step in this direction is the theory of local scale-invariance (LSI), which attempts to identify generalised forms of spatio-temporal dynamical scaling. For systems with a dynamical exponent z = 2, it has already been known how to treat stochastic partial differential equations and the consequences have been verified in many explicit models. In this thesis a reformulation and extension of LSI for systems with z ? 2 is presented. We infer for the first time generalised Bargmann superselection and discuss extended dynamical symmetries of Langevin equations with z ? 2. We can establish a formalism for the calculation of non-equilibrium correlation -and response functions and the results are confirmed in several new model calculations. Secondly, the ageing behaviour in reaction-diffusion systems is investigated. Although the main features of ageing as seen in magnets are still valid, important differences in exponent relations are found. Explicitly, the contact process is studied through field-theoretical methods and two bosonic models are solved exactly. For the latter, we show how to extend LSI with z = 2 to nonlinear models. Thirdly, the ageing behaviour in semi-infinite magnetic systems close to the surface is considered. The results show that the general scaling picture known from infinite systems remains valid, but some ageing exponents and scaling functions differ from the bulk quantities
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Lainé, Eric. "Lois de comportement isotropes non-linéaires en grandes déformations ; application au caoutchouc." Poitiers, 1998. http://www.theses.fr/1998POIT2312.
Full textAbstract:
Les differentes lois regissant le comportement des materiaux hyperelastiques isotropes, proposees depuis les annees 40, temoignent toutes de la difficulte de modeliser les reponses aux sollicitations mecaniques. Dans le cas des materiaux incompressibles, ces modeles semblent satisfaisants a l'interieur du domaine de validite souhaite. Il n'en est pas de meme pour les materiaux compressibles. Aussi, nous developpons, d'une part, une loi de comportement elastique isotrope a trois parametres, qui tient compte de la compressibilite. D'autre part, nous proposons une nouvelle formulation visant a decrire les lois de comportement isotropes non-lineaires. Nous imposons que ces lois satisfassent differentes hypotheses. La principale reprend l'idee de hooke : une tension dans une direction creee un allongement dans la meme direction. Si la tension augmente, l'allongement augmente, sous la forme plus precise les directions principales des tenseurs de contraintes et de deformations sont les memes. Les contraintes normales principales et les deformations principales sont classees dans le meme ordre. Nous completons cette hypothese en imposant l'existence d'un potentiel differentiable et convexe. Nous choisissons trois nouveaux invariants des tenseurs de contraintes et de deformations relies lineairement a leurs valeurs propres par l'intermediaire d'une matrice rotation. La loi de comportement prend la forme d'un gradient ordinaire entre les lois invariants. Nous proposons des potentiels fonctions polynomiales de ces trois invariants ou des valeurs propres. Ensuite, nous discutons du choix des tenseurs des contraintes et des deformations et privilegions dans le cas isotrope ceux de cauchy et de hencky. Finalement, nous validons nos differents modeles, en determinant les parametres mecaniques des caoutchoucs incompressibles et compressibles.
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Dupres, Stephane. "DYNAMIQUE, DÉFORMATIONS LOCALES ET IRRÉVERSIBILITÉS DANS DES ÉLASTOMÈRES RENFORCÉS PAR DU NOIR DE CARBONE." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00154875.
Full textAbstract:
Les élastomères renforcés sont des matériaux nanocomposites constitués d'une matrice élastomère renforcée par des particules minérales ou agrégats nanométriques. Un des intérêts majeurs de ces systèmes est leurs propriétés mécaniques remarquables, tant du point de vue industriel que fondamental : renforcement, comportement non-linéaire, irréversibilité, très grande résistance à la rupture et au déchirement.Les élastomères renforcés d'intérêt pratique contiennent très souvent des agrégats de noir de carbone présentant une structure plus ou moins étalée et ténue. Nous présentons quelques résultats expérimentaux apportant des explications sur les processus microscopiques responsables du comportement mécanique de ces systèmes. En corrélant des expériences de RMN du deutérium et des mesures de force à forte élongation, nous montrons que l'énergie élastique stockée dans le système à l'échelle des chaînes polymères dépend essentiellement de la structure des agrégats de noir de carbone.La plasticité est un aspect important du comportement des élastomères renforcés. Son origine demeure controversée et suscite un vif intérêt de la part des industriels. Elle peut être interprété en lien avec deux phénomènes majeurs pouvant conduire à des irréversibilités à l'échelle microscopique : la présence d'une couche rigide de polymères au voisinage immédiat des particules renforçantes et/ou des déformations non affines du réseau de particules solides/agrégats, à une échelle qui reste à définir. La diffusion des rayons X aux très petits angles nous a permis de mettre en évidence ces déformations non affines sous l'effet de fortes contraintes à l'échelle des agrégats de noir de carbone.
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Dupres, Stéphane. "Dynamique, déformations locales et irréversibilités dans des élastomères renforcés par du noir de carbone." Paris 11, 2006. http://www.theses.fr/2006PA112276.
Full textAbstract:
Les élastomères renforcés sont des matériaux nanocomposites constitués d'une matrice élastomère renforcée par des particules minérales ou agrégats nanométriques. Un des intérêts majeurs de ces systèmes est leurs propriétés mécaniques remarquables, tant du point de vue industriel que fondamental : renforcement, comportement non-linéaire, irréversibilité, très grande résistance à la rupture et au déchirement. Les élastomères renforcés d'intérêt pratique contiennent très souvent des agrégats de noir de carbone présentant une structure plus ou moins étalée et ténue. Nous présentons quelques résultats expérimentaux apportant des explications sur les processus microscopiques responsables du comportement mécanique de ces systèmes. En corrélant des expériences de RMN du deutérium et des mesures de force à forte élongation, nous montrons que l'énergie élastique stockée dans le système à l'échelle des chaînes polymères dépend essentiellement de la structure des agrégats de noir de carbone. La plasticité est un aspect important du comportement des élastomères renforcés. Son origine demeure controversée et suscite un vif intérêt de la part des industriels. Elle peut être interprété en lien avec deux phénomènes majeurs pouvant conduire à des irréversibilités à l'échelle microscopique : la présence d'une couche rigide de polymères au voisinage immédiat des particules renforçantes et/ou des déformations non affines du réseau de particules solides/agrégats, à une échelle qui reste à définir. La diffusion des rayons X aux très petits angles nous a permis de mettre en évidence ces déformations non affines sous l'effet de fortes contraintes à l'échelle des agrégats de noir de carboneReinforced elastomers are nanocomposite materials made of an elastomer matrix filled with nanometric inorganic particles or aggregates. Great interest is focussed at the moment on their remarkable mechanical properties, on both the industrial and fundamental sides: reinforcement, non-linear behaviour, irreversibility, outstanding resistance to tear and abrasion. Filled rubbers of practical interest are most often reinforced with carbon black aggregates, which exhibit fractal structures with various morphologies. We shall present some experimental results which give some insight into the microscopic processes which are responsible for the mechanical behaviour of these systems. By correlating deuterium NMR and stress measurements at large draw ratio, we show that the elastic energy stored in the system at the scale of polymer chains depends essentially on the carbon black morphology. Plasticity is an important aspect of the behaviour of reinforced elastomers. This is a challenge in industrial applications as well. It may be related to two phenomena that can lead to microscopic irreversibility : the presence of a rigid polymer layer in the vicinity of filler particles, and/or non-affine deformation of the network of solid particles/aggregates, at a scale that remains to be defined. SAXS allowed us to prove the existence of non affine deformations at the scale of the CB aggregates under large draw ratios
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Vandenbroucke, Aude. "Étude du comportement mécanique pour différentes températures d'un élastomère : caractérisations expérimentale et numérique." Lorient, 2010. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00836556.
Full textAbstract:
L'objectif de cette étude est de développer un modèle de comportement adapté pour reproduire le comportement mécanique de l'élastomère avec l'évolution de la température. Pour réaliser cette étude, un travail expérimental préliminaire est effectué pour mettre en évidence les différents phénomènes mécaniques présents pour le matériau avec l'évolution de la température. Le matériau étudié est un élastomère synthétique fluoro-carboné (FKM), le Viton. Cet élastomère possède d'excellentes performances aux hautes températures et aux agressions chimiques. Ses propriétés sont utilisées pour diverses applications comme l'étanchéité, l'amortissement, l'isolation, etc. La caractérisation mécanique du matériau est réalisée à l'aide des essais classiques de traction et compression ainsi que des essais de relaxation sur une plage de température allant de -40°C à 100°C. Les essais de chargement cyclique mettent en évidence une présence non négligeable de l'hyperélasticité pour les élastomères. Les essais de relaxation nous permettent de décrire la viscosité du matériau. De plus, des essais de chargement interrompus par des relaxations ont aussi été effectués, pour différents taux de déformation avec des temps de relaxations de 900s. Ils font apparaître un équilibre hystérétique démontrant la présence de l'hystérésis pour notre matériau. Dans cette étude, nous avons fait le choix de ne considérer que la plage de température de -8°C à 100°C pour reproduire correctement le comportement du matériau. Le modèle utilisé est une loi de comportement phénoménologique basée sur une décomposition additive des puissances. Le modèle est constitué de trois contributions de contrainte: l'hyperélasticité, la viscosité et l'hystérésis. Ce modèle sera nommé Hyperélasto-Visco-Hystérésis (HVH) où la contribution hyperélastique est prise en compte à l'aide de potentiel phénoménologique de Hart-Smith. La viscosité est décrite à l'aide du modèle de Maxwell généralisé et la contribution hystérétique est prise en compte à l'aide d'un modèle original. Au cours de cette étude nous considérons simplement le premier cycle de chargement de notre matériau. Une méthode d'identification a été mise en place pour permettre de mieux prendre en compte les différentes contributions du modèle. Les identifications des paramètres matériau sont réalisées pour des isothermes comprises dans la plage de température étudiée. La validation du modèle sera dans un premier temps testé à température ambiante sur un cas de chargement industriel d'un joint en relaxation. Pour valider le modèle en fonction de la température nous simulons différents cas de chargement en isotherme. Ensuite, la simulation d'un essai de relaxation en compression subissant des cycles de températures est réalisée pour confronter le modèle à un calcul dépendant de la températureThe objective of this study is to develop a model to reproduce the elastomer mechanical behaviour function of the temperature. For this study, preliminary experimental work is performed to highlight the different mechanical phenomena to present the material with changing temperature. The studied material is a fluoro-carbon synthetic elastomer (FKM), Viton. This elastomer has excellent performance at high temperatures and chemical attacks. Its properties are used for various applications such as sealing, damping, isolation, etc. The mechanical characterization of materials is performed using conventional tension, compression and relaxation tests on a range of temperatures from -40°C to 100°C. The cyclic loading tests reveal a significant presence of hyperelasticity for elastomers. The relaxation tests enable us to describe the viscosity of the material. In addition, loading tests interrupted by relaxations have also been carried out for different strain rates with relaxation times of 900s. They show equilibrium hysteresis demonstrating the presence of hysteresis for our material. In this study, we have chosen to consider only the temperature range from -8°C to 100°C to reproduce correctly the material behaviour. The model is a phenomenological constitutive model based on an additive decomposition of powers. The model consists of three stress contributions: hyperelasticity, viscosity and hysteresis. This model will be named Hyperelasto-visco-hysteresis (HVH) where the contribution is taken into account hyperelastic using phenomenological potential of Hart-Smith. The viscosity is described using the generalized Maxwell model and the hysteretic contribution is taken into account using an original model. In this study we consider only the first loading cycle of our material. A method of identification has been established to better take into account the different contributions of the model. The identification of material parameters for isotherms are performed in the range of temperature studied. Validation of the model will be initially tested at room temperature on a loading case of industrial gasket relaxation. To validate the model as a function of temperature we simulate different cases of loading isotherm. Then, the simulation of a relaxation test in compression undergoing temperature cycles is performed to compare the model to calculate temperature dependent