Caractérisation et modélisation du comportement à la déchirure de matériaux élastomères endommagés par chargements multiaxiaux

Les élastomères sont utilisés dans les systèmes mécaniques pour assumer des tâches de suspension ou de liaison, comme dans le cas des pneumatiques. Les élastomères d’intérêt sont renforcés par des particules de noir de carbone. L’ajout de charges améliore certaines propriétés mécaniques telles que la raideur ou la résistance à l’abrasion, mais induit aussi un fort adoucissement de ces matériaux, dit effet Mullins, lors de l’étirement initial. Certaines applications soumettent des élastomères à des sollicitations extrêmes, pouvant provoquer une fissuration critique.Ce travail étudie l’impact de l’adoucissement par effet Mullins sur la propagation de fissures lors de chargements monotones.Des résultats expérimentaux préliminaires font ressortir des difficultés à caractériser la fissuration dans les matériaux étudiés. Une méthode d’analyse locale est développée, estimant les champs de déformation fortement hétérogènes auxquelles sont soumises les éprouvettes pré-entaillées. Ces observations valident des hypothèses permettant le calcul du taux de restitution d’énergie, qui caractérise la fissuration. Une campagne expérimentale est menée pour évaluer l’impact de précharges variées sur la propagation de fissures dans un élastomère chargé au noir de carbone. Afin d’expliquer certains résultats obtenus, l’équilibre énergétique théorique inhérent à la propagation de fissure est réévalué pour prendre en compte le caractère dissipatif de l’adoucissement. Enfin, les mesures expérimentales de la déformation locale sont ensuite exploitées pour compléter le bilan énergétique, en caractérisant la dissipation énergétique localisée due à l’effet Mullins.