06/11/2014 - Soutenance de thèse de Juan Arrieta

Avis de Soutenance

Juan Sebastian ARRIETA
soutiendra publiquement ses travaux de thèse intitulés
"Modélisation du comportement thermomécanique des polymères à mémoire de forme"

Soutenance prévue le jeudi 06 novembre 2014 à 14heures
Arts et Métiers ParisTech
151 Boulevard de l'Hôpital
75013 Paris
Amphi Esquillan

Composition du jury proposé
M. Denis LOURDIN, Dr., BIA UR1268, INRA Nantes Rapporteur
M. Moussa NAIT-ADBELAZIZ Pr., LML UMR 8107, Université de Lille 1 Rapporteur
M. Laurent CHAZEAU Pr., MATEIS UMR 5510, INSA de Lyon Examinateur
M. Lucien LAIARINANDRASA DR, M3 UMR 7633, MINES de Paris Examinateur
M. Frederic ROGER, Pr., TPCIM, MINES de Douai Examinateur
Mme. Julie DIANI DR, CNRS UMR 8006, ENSAM de Paris Examinateur
M. Pierre GILORMINI DR, CNRS UMR 8006, ENSAM de Paris Examinateur

Modélisation du comportement thermomécanique des polymères à mémoire de forme

Résumé
Un réseau acrylate amorphe a été fabriqué au laboratoire. Une caractérisation de ses propriétés mécaniques par des essais quasi-statiques et cycliques en traction uniaxiale à différentes températures a été effectuée. Puis, des essais qualifiant et quantifiant la propriété de mémoire de forme de ce matériau ont été menés en appliquant des cycles thermomécaniques de traction uniaxiale. Durant cette étude expérimentale, plusieurs paramètres d'essais ont été variés afin d'estimer leur influence sur la propriété de mémoire de forme. Enfin, afin d'étendre les applications mémoire de forme des réseaux polymères, deux études supplémentaires ont été conduites. La première vise à la réutilisation du matériau pour des applications mémoire de forme. La seconde étude vise à renforcer le matériau obtenant un matériau composite pour améliorer sa propriété de retour de forme sous contrainte (en retour de ‘’force’’).
Afin d'améliorer la conception d'applications des polymères à mémoire de forme, un modèle grandes déformations, combinant les propriétés viscoélastiques et l'équivalence temps--température du matériau, a été choisi pour prédire le comportement et la mémoire de forme du réseau acrylate et ses composites. Le modèle existant dans les librairies matériaux du code éléments finis Abaqus permet de simuler numériquement les cycles thermomécaniques appliqués expérimentalement de manière exacte. Les résultats issus des simulations ont montré une bonne représentation des mesures expérimentales, reproduisant les effets des paramètres du cycle de mémoire observés expérimentalement. Une analyse des paramètres du modèle est proposée mettant en évidence la sensibilité de la propriété de mémoire de forme aux propriétés d'équivalence temps-température mesurées expérimentalement.

Mots clés : polymère à mémoire de forme, viscoélasticité, grandes déformations, modélisation.

Modelisation of the thermomechanical behavior of shape memory polymers

Summary
Modelisation of the thermomechanical behavior of shape memory polymers
A chemically crosslinked amorphous acrylate network has been prepared in the laboratory. Its mechanical properties were characterized by quasi-static and cyclic uniaxial tensile tests, while varying the temperature. The shape memory property of the polymer was recognized by the application of specific thermomechanical cycles in uniaxial tension (free-length and constrained-length recovery). During the experimental study, the thermomechanical cycle parameters were varied in order to study their influence on the shape memory behavior. Two additional studies were included to improve the potential applications of shape memory polymers. The first study targeted the use of the material shape memory property for subsequent shape memory cycles. The second study aimed at improving the material shape memory properties during fixed length heating (constrained-length recovery) by adding fillers.
In order to improve the shape memory polymers application design, a large strain model, combining the material viscoleasticity and its time-temperature superposition property, was chosen to predict the shape memory behavior of the material. The model features, existing in the material behavior libraries of the finite element code Abaqus, allowed simulating numerically the experimental thermomechanical shape memory cycles. Results of the simulations showed good agreements when compared with the experimental results, reproducing the shape memory cycles influence to loading parameters. A parameter sensitivity analysis revealed the shape memory property dependence on the time-temperature superposition.

Keywords: shape memory polymer, viscoelasticity, finite strain,