Propriétés mécaniques et effets d'échelle

Download or read book Propriétés mécaniques et effets d'échelle written by Ludovic Odoni and published by . This book was released on 1999 with total page 316 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Ce travail s'inscrit dans l'effort de compréhension et de mesure des propriétés mécaniques des solides aux échelles nanométrique et micrométrique. Les questions sousjacentes sont d'une part de cerner la limite des propriétés volumiques (limite de la mécanique des milieux continus) lors de la diminution de la fenêtre d'analyse et d'autre part, de décrire les nouvelles propriétés, si elles existent, liées à cette réduction d'échelle. L'analyse mécanique non-linéaire du mode Contact Interrnittent en AFM, donne accès à la mesure des propriétés mécaniques locales de polymère comme les modules de restitution et de perte, l'adhérence. Le résultat surprenant de cette analyse concerne le module de perte dont la valeur mesurée est supérieure d'un ordre de grandeur à celle issue d'essais volumiques macroscopiques. Les essais de nano-indentation, menés à vitesse de déformation constante, confirment et enrichissent ce résultat. Nous proposons d'introduire la notion de longueur caractéristique d'hétérogénéité, qui définit la dimension pour un matériau, en dessous de laquelle la réponse mécanique diffère de celle de la matière "homogène". Cette notion canonique pour un matériau hétérogène est étendue aux matériaux homogènes en composition. En deçà de cette dimension, le matériau ne peut plus être décrit qu'à l'aide d'outils statistiques. Un autre axe de ce travail est la description macroscopique des matériaux à l'aide des lois de comportement volumique. Un effort particulier est mené sur la description à l'aide des lois de comportement viscoplastique de matériaux polymères vitreux (PMMA et PS). Les données viscoplastiques obtenues par indentation et par le test de résistance à la rayure peuvent s'interpréter dans le cadre d'une théorie moléculaire d'activation de Eyring. Les résultats issus des essais menés à petite vitesse de déformation ( 0.1 Hz) permettent de définir un volume d'activation du matériau polymère (lnm3 pour le PMMA et 0.4nm3 pour le PS). Les données issues des tests de résistance à la rayure montrent qu'à grande vitesse de déformation ( 0.1 Hz), la dissipation viscoélastique augmente dans le contact et que le volume d'activation déduit diminue. Ce phénomène est interprété comme une transition vers une relaxation de type (3 du matériau polymère. L'origine de la longueur caractéristique d'hétérogénéité reste à éclaircir. S'agit-il bien d'une évolution des propriétés mécaniques, liée à la diminution de la fenêtre d'analyse? S'agit-il d'une longueur liée aux propriétés intrinsèques de la surface? Cette dernière rendrait, par conséquent, les propriétés mécaniques d'une surface hétérogènes.