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Mécanique appliquée

Des plastiques pas si fantasques

Les polymères semi-cristallins voient leur usage s'étendre dans des applications industrielles de plus en plus sévères.

Par conséquent, ces matériaux doivent pouvoir supporter des états de contrainte sévères (pression, température) dans un environnement souvent agressif (fluide, gaz). En particulier, le processus de cavitation, qui peut être observé dans certaines configurations de sollicitation mécanique, est une source de préoccupation majeure pour l'industrie pétrolière .

Laurent Cangémi
Nadège Brusselle

Laurent Cangémi
Direction Mécanique appliquée
laurent.cangemi@ifpen.fr

Nadège Brusselle
Direction Mécanique appliquée
nadege.brusselle@ifpen.fr

Afin de discriminer la pertinence de concepts technologiques comportant des polymères semi-cristallins et de prédire leur durée de vie, IFPEN développe des lois de comportement mécanique spécifiques pour effectuer des analyses de dimensionnement en mécanique des structures par la Méthode des Éléments Finis.

L’enjeu est de pouvoir doter l'industrie d'une démarche intégrée ( virtual design) de prédiction du comportement mécanique des produits technologiques utilisant ces matériaux.

Au sein d'IFPEN, une modélisation originale a été proposée pour ce type de matériaux : le modèle VIScoPOL. Celui-ci permet d'aborder les effets de pression, de viscosité, de chargement mécanique tridimensionnel, ainsi que les mécanismes de ruine qui peuvent en découler.

La confiance dans les modèles de comportement est primordiale pour le virtual design . C'est pourquoi un travail d'investigation et de validation a été mené vis-à-vis du processus de cavitation sur la base d'analyses microtomographiques in situ pour mesurer la porosité.

Au-delà des aspects purement mécaniques inhérents à ces matériaux viscoplastiques, des effets de couplage entre transferts de masse (perte d’adjuvants, sorption et désorption de gaz) et comportement mécanique peuvent être à l'origine de phénomènes d'endommagement.

L'étude et la modélisation de ces couplages font désormais partie de travaux conduits par IFPEN.

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