THESE DE DOCTORAT DE L'UNIVERSITE PARIS VI - LISMMA

1.1 propriétés générales des élastomèresinitial (noir de carbone, oxyde de zinc, carbonate de magnésium ou différentesargiles). Le noir de carbone, qui reste la principale charge renforçantedu caoutchouc, se présente sous la forme de petites particules de carbones(20 nm - 50 nm) mélangées à la gomme naturelle avant vulcanisation. Pourobtenir ces matériaux chargés on effectue la polymérisation en présence descharges : Le polymère constitue alors un réseau continu et les charges formentun agglomérat à l’intérieur du réseau. Le caoutchouc est alors un matériaumultiphasique composé de constituants avec des propriétés mécaniques différentes.1.1.2 Propriétés mécaniquesa. Propriétés élastiquesUne propriété mécanique particulièrement prisée de ces matériaux élastomèresest leur remarquable élasticité, due à leur structure moléculaire. Lecaoutchouc peut subir des grandes déformations (éventuellement de plusieurscentaines de pour cent) et revenir ensuite à sa configuration initiale. La figure1.1 présente le caractère hyperélastique, non linéaire et dissipatif ducomportement mécanique des élastomères.Il faut également évoquer la quasi incompressibilité de ces matériaux (coefficientde Poisson ν ≈ 0, 5) : le module de compressibilité du caoutchoucvarie entre 1000 et 2000 MPa, alors que l’ordre de grandeur du module de cisaillementest d’environ 1 MPa. Cette différence signifie que le caoutchouc nevarie guère de volume, même sous de fortes contraintes. Ainsi généralement,son comportement est considéré comme quasi incompressible. Parmi les caractéristiquesdu caoutchouc on peut également mentionner l’effet Mullins[Mullins L., 1969] : Si l’on applique un chargement cyclique sur un matériauinitialement non précontraint, on observe une diminution de raideur lors despremiers cycles. Il y a stabilisation après 3 à 5 cycles. Si on impose à nouveauun niveau de déformation cyclique plus élevé, on observe à nouveau une diminutionde la contrainte et de l’hystérésis jusqu’ a un nouvel équilibre (Fig.1.1).Ce comportement provient d’une rupture progressive des liaisons moléculaires.Nombreux travaux de recherche ont développés des modélisations de cephénomène [Andrieux F., 1996], [Bikard J. & al., 2001], [Cantournet S. & al., 2001].L’effet Mullins conditionne les procédures d’essai sur éprouvette et pièce encaoutchouc et donc doit être pris en compte par un conditionnement despièces connues sous le nom de ”déverminage”. Signalons que parmi les déformationshomogènes imposées, les déformations de cisaillement peuvent êtreconsidérées comme linéaires ; le module de rigidité au cisaillement est re-23