Crack arrest capability of shock resistant PMMA under dynamic loading

Capacité d’arret de fissure dans les PMMA résistant au choc sous chargement dynamique Bien que le PMMA possède des bonnes propriétés mécanique et optique, sa fragilité devient un des problèmes à prendre en compte quand on l’utilise. Une méthode consistant à mélanger des nanoparticules de caoutchouc au PMMA a été montrée comme améliorant la résistance àla rupture et aux impacts du matériau composite obtenu. Ce mélange est nommé RT-PPMA(pour rubber toughened PMMA). Lors de cette étude, une classe de RT-PMMA commercial,appelée PMMA Resist est considérée. De manière plus spécifique, la réponse de trois nuances de RT-PMMA différant par leur concentration en particules de caoutchouc est étudiée.La caractérisation thermomécanique consistant en des tests de traction, compression et du cisaillement -compression a été menée sur les trois nuances de RT-PMMA à différentes vitesses de déformation et températures. Les vitesses de déformation s’étalaient entre 10-5s-1et 1200s-1, et les températures étaient comprises entre -50°C et 70°C. Comme attendu,la réponse des nuances de RT-PMMA montre la forte dépendance à la vitesse de déformation,la température et la concentration en particule de caoutchouc. En outre, la sensibilité au blanchiment sous contrainte (stress-whitening) induit par micro-craquelure (crazing) vs.décohésion particule/matrice dépend également des trois paramètres cités précédemment. De plus, une structure complexe de bande de cisaillement est observée sur les nuances de RTPMMA lors de la compression dynamique et du chargement en cisaillement-compression.La capacité d’arrêt de fissures de la classe de RT-PMMA à l’étude a été menée en réalisant des essais d'impact de type Kalthoff and Winkler (KW)-. La vitesse de projectile est comprise entre 50 m/s et 100 m/s. Des plaques avec deux entailles qui servent comme pré-fissures ont été utilisés lors des essais de choc. L’interaction du projectile avec l’échantillon a été enregistré avec une caméra ultra rapide de 105 à 106 images par seconde. L'examen postmortem de la microstructure a été observé en utilisant la microscopie électronique à balayage(SEM). La résistance aux chocs de RT-PMMA dépend fortement de la concentration de particules de caoutchouc. En particulier, une concentration plus élevée de particules en caoutchouc aide à ralentir la fissure et ainsi augmenter la capacité d’arrêt de fissures du matériau structural. Les particules de caoutchouc gênent la propagation de fissures et le blanchiment sous contrainte apparaît le long du chemin de propagation de fissures.Une première tentative de modélisation constitutive pour les trois nuances de RT-PMMA a été réalisée en se basant sur le travail fait par Arruda et Boyce (1995). Les modèles dépendant de la vitesse et de la température ont été calibres en considérant les résultats expérimentaux et la dépendance de quelques paramètres a la concentration de particules en caoutchouc et au trajet de chargement est mise en évidence. Les modèles doivent encore être unifies.