Soutenance de thèse – Vasudevan Kamasamudram “Investigation of dynamic fracture of elastomers: On the role played by viscoelasticity”

Vasudevan Kamasamudram soutiendra sa thèse le 9 décembre 2021 à 15h00 à Centrale Nantes intitulée

Investigation of dynamic fracture of elastomers: On the role played by viscoelasticity

Résumé :

Cette thèse s’intéresse à la propagation d’une fissure dynamique à travers une membrane élastomère. La propagation des fissures dans les élastomères de polyuréthane ont été étudiés expérimentalement dans de précédentes études. Dans cette étude, sous certaines conditions de chargement, la vitesse de propagation des fissures dépasse la vitesse de l’onde de cisaillement. De telles fissures sont appelées fissures transsoniques. Deux hypothèses principales ont été avancées dans la littérature pour expliquer l’observation des fissures transsoniques. L’une d’elles repose sur la rigidification hyperélastique du matériau au voisinage de la pointe de fissure, tandis que l’autre repose sur le raidissement viscoélastique. Cette étude examine ces deux hypothèses et détermine que le raidissement viscoélastique est l’ingrédient nécessaire (et suffisant). La viscoélasticité linéaire finie a été utilisée en premier lieu. Dans un second temps, un modèle cohésif dépendant de la vitesse a été utilisé pour prédire la vitesse de propagation de la fissure. La vitesse de fissure s’est avérée indépendante de la hauteur de l’éprouvette au-delà d’un certain seuil. Un modèle viscoélastique non linéaire a également été mis en œuvre en supposant la prévalence des conditions de contraintes planes. En utilisant cela, l’énergie dissipée dans le matériau en raison des effets viscoélastiques et l’énergie consommée par les processus de rupture ont été calculées explicitement. Les résultats montrent que la majorité de l’énergie de déformation est consommée sous forme de dissipation viscoélastique dans le matériau. L’énergie restante est consommée par les processus de rupture.

Abstract :

This study aims to investigate the propagation of a dynamic crack through an elastomer membrane. The crack propagation in polyurethane elastomers was studied experimentally in an earlier study. In that study, under certain loading conditions, crack speeds exceeded the shear wave speed. Such cracks are called transonic cracks. Two main hypotheses were put forward in literature to explain the observation of Transonic cracks. One of them relies on the hyperelastic stiffening of the material in the vicinity of the tip, while the other relies on the viscoelastic stiffening. This study examines these two hypotheses and determines that viscoelastic stiffening is the necessary (and sufficient) ingredient. Finite Linear viscoelasticity has been used in the first instance. Once this has been established, a rate-dependent cohesive model has been used to predict the crack propagation speed. The crack speed was found to be independent of the specimen height starting from a certain threshold. A nonlinear viscoelastic model has also been implemented assuming plane stress conditions to prevail. Using this, the energy dissipated in the bulk because of viscoelastic effects, and the energy consumed by the fracture processes has been explicitly computed. The majority of the strain energy was observed to be consumed as the viscoelastic dissipation in the bulk material. The rest is taken up by the fracture processes.

Le jury sera composé de :

DR Julie Diani            (Examinatrice) CNRS/LMS-Polytechnique
Pr. Rafael Estevez      (Rapporteur) Université de Grenoble Alpes
Dr. Patrice Hauret      (Rapporteur)  Directeur de recherche, Michelin
Pr. Patrick Le Tallec   (Examinateur) LMS-Polytechnique
Dr. Bruno Leblé         (Invité) Naval Group
CR Gergely Molnar    (Examinateur) CNRS/INSA-LYON
CR Vito Rubino         (Examinateur) GALCIT/CALTECH
Pr. Nicolas Moës       (Co-directeur) Centrale Nantes
Pr. Michel Coret        (Directeur) Centrale Nantes