RÉSUMÉ:

Bien que la cristallisation sous tension du caoutchouc naturel ait fait l’objet de nombreuses investigations expérimentales au cours du dernier siècle, et notamment dans les quinze dernières années, les résultats obtenus ne permettent toujours pas d’aboutir à une compréhension fine des mécanismes physiques en jeu, limitant la modélisation à des approches phénoménologiques.

La présente thèse vise à élaborer un modèle rendant qualitativement compte des phénomènes observés lors d’un essai de traction uniaxiale du caoutchouc naturel. Dans un premier temps, une chaîne représentative modélise le réseau amorphe dont l’inhomogénéité est exprimée au travers de la distribution des longueurs des chaînes polymères qu’on suppose déformées à force égale. Les conditions de cristallisation et de fusion sont ensuite définies par la thermodynamique de changement de phase classique à laquelle est ajouté le caractère enchevêtré du réseau ; les conditions obtenues éclaircissent notamment la relation entre la déformation et la température lors de la fusion des cristallites. Finalement, un modèle de chaîne semi-cristallisée associant l’inhomogénéité des chaînes amorphes et l’hétérogénéité due à la présence de la phase cristalline est proposé, puis inclus dans une loi de comportement de type full-network dont les équations sont adaptées en conséquence. Ce travail aboutit à un modèle thermo-mécanique complet permettant de décrire qualitativement la réponse du caoutchouc naturel, ainsi qu’à une description interprétative originale de la cristallisation sous tension.

JURY:

Directeur:

Erwan VERRON, Professeur des universités, GeM – École Centrale de Nantes

Co-directeur :

Bertrand HUNEAU, Maître de conférences HDR, GeM – École Centrale de Nantes

Rapporteurs :

Noëlle BILLON, Professeur, CEMEF – Mines ParisTech
Laurent CHAZEAU, Professeur des universités, MATEIS – INSA de Lyon

Examinateurs :

Pierre-Antoine ALBOUY, Directeur de recherche CNRS, LPS – Université Paris-Sud
Julie DIANI, Directeur de recherche CNRS, LMS – École Polytechnique
Yann Marco, Maître de conférences HDR,  IRDL – ENSTA Bretagne
Paul SOTTA, Directeur de recherche CNRS, LPMA – CNRS/Solvay-Lyon