Essais sur éprouvettes entaillées

Les essais sur éprouvettes lisses ont permis de mettre en évidence l’influence de la température et de la vitesse sur le comportement du PVDF étudié. En introduction du mémoire, l’importance de la géométrie sur les possibilités de rupture de la gaine flexible a été montrée. Suivant la sévérité du défaut dans la structure, un endommagement puis une fissure peuvent se créer, impliquant un risque de rupture. Il est alors nécessaire de faire des essais sur des géométries plus sévères. Dans cette partie, les essais réalisés sur éprouvettes axisymétriques entaillées (AE) pour trois rayons de courbure sont présentés. Les essais seront effectués à deux décades de vitesses et à 20°C, -10°C et -50°C. Pour une éprouvette entaillée, tant que la limite d’élasticité n’est pas dépassée la contrainte est maximale en fond d’entaille par phénomène de concentration des contraintes. La limite d’élasticité est donc atteinte en premier à cet endroit. Si l’éprouvette continue à être déformée, la zone déformée plastiquement s’étend et finit par envahir toute la section entaillée. La charge atteint alors la charge limite de l’éprouvette, elle est très supérieure à ce qu’elle serait sans entaille. Considérons pour cela tout d’abord un cylindre de matière dans la partie entaillée de l’éprouvette : s’il était isolé, il s’allongerait selon son axe et se contracterait selon son diamètre de façon à conserver un volume constant. Inclus dans l’entaille, entre les deux parties non entaillées qui restent élastiques et se déforment peu, il ne peut que se contracter de la même façon et il apparaît donc des contraintes radiales de tension. Pour satisfaire le critère de plasticité (von Mises ou Tresca), il est nécessaire d’augmenter d’autant la contrainte axiale. Ainsi, la déformation plastique confinée élève le niveau et des déformations est compliqué et non complètement résolu analytiquement. Des hypothèses simplificatrices sont nécessaires comme celle de l’égalité entre les déformations radiales et tangentielles dans la section minimale où z = 0. Il en résulte que les contraintes radiales et tangentielles sont égales et que le déviateur est indépendant de la coordonnée radiale r dans cette section. Avec ces hypothèses, les équations de l’équilibre et le critère de plasticité.

Choix des géométries

A partir de ces rappels, on choisit de travailler avec des AE de trois rayons de courbures différents afin d’étudier l’influence du taux de triaxialité des contraintes sur le comportement et sur l’endommagement du matériau. Les trois rayons de courbures étudiés sont : R = 4 mm (AE4), 1.6 mm (AE1.6) et 0.8 mm (AE0.8). On a déjà évoqué dans le paragraphe A.II les précautions prises pour s’affranchir des effets cœur-peau des tubes dans lesquels sont prélevées les éprouvettes. La géométrie Concernant l’extensomètre, il est utilisé pour mesurer la réduction diamétrale de l’entaille. Contrairement aux métaux où un système de couteaux est utilisé, l’extensomètre ici se compose de deux tiges en aluminium de diamètre 0.2 mm positionnées dans le fond de l’entaille. La raideur de l’extensomètre est suffisante pour maintenir les deux tiges en contact avec le fond de l’entaille durant tout l’essai. La forme cylindrique des tiges (cf. Figure II.23) permet d’éviter tout ré-entaillage de l’éprouvette. L’extensomètre a une hauteur d’environ 20 mm. Les trois rayons de courbure choisis vont permettre de montrer l’influence du taux de triaxialité des contraintes sur les résultats de comportement et d’endommagement. Dans un premier temps, les essais ont été réalisés à 20°C, et ensuite pour compléter les résultats de traction sur éprouvettes lisses, deux températures plus basses -10°C et -50°C ont été ajoutées. Pour ce type d’éprouvettes, deux modes de pilotage sont possibles : soit un pilotage de déplacement global de l’éprouvette, c’est à dire le même type de pilotage que sur les éprouvettes lisses, soit un pilotage en vitesse de réduction diamétrale. Le premier mode de pilotage est très simple à mettre en place, il ne nécessite aucune modification par rapport aux essais précédents et il n’est pas limité en terme de vitesse.