Viscoélasticité et fluage des plastiques
Comprendre et appliquer les modèles de matériaux Ansys pour la description précise du comportement des plastiques. Cette formation est proposée sous la forme d'un cours de 2 jour(s).
Durée
2 jours
Prérequis
Connaissances de base d’Ansys Mechanical
Logiciel utilisé
Ansys Mechanical
- Compréhension du comportement physique, et classification des plastiques
- Définir la viscoélasticité dans le domaine du temps et des fréquences
- Tenir compte d'une forte dépendance à la température dans la loi des matériaux
- Détermination des paramètres de matériaux à partir des données expérimentales via l'ajustement des courbes
Description
Dans de nombreux domaines, les plastiques remplacent les matériaux tels que les métaux ou les céramiques grâce à des capacités de production efficaces et à des procédés de fabrication rentables. Une approche purement linéaire élastique du comportement du matériau n’est souvent pas suffisante car des facteurs tels que le temps et la température ont une influence significative sur les propriétés mécaniques. Les modèles de matériaux d'Ansys permettent de décrire précisément le comportement des plastiques afin d’assurer un dimensionnement optimal du composant. Après une introduction sur le comportement physique des plastiques et leur classification, vous apprendrez les bases de la viscoélasticité linéaire avec des applications pratiques dans le domaine du temps et des fréquences. Les approches de fluage phénoménologiques pour les plastiques sont discutées en détail. Une attention particulière est accordée à la détermination des paramètres des matériaux à partir des données expérimentales à l'aide des routines d'ajustement de courbe d’Ansys. Le transfert d'expertise pour le contrôle des analyses FE non linéaires des plastiques fait également partie intégrante de cette formation.
Cette formation s’adresse aux chefs de projet, aux décideurs, aux ingénieurs et de conception souhaitant, dans le cadre du développement de composants plastique, décrire précisément le comportement inélastique du matériau et prendre en compte ces informations dans leurs simulations.
Agenda détaillé de cette formation de 2 jours
Jour 1
01 Quels effets physiques caractérisent le plastique ?
- Phénoménologie du comportement de matière plastique
- Différence entre thermoplastiques, thermodurcissables et élastomères
- Influence de la température et de la dépendance du taux
- Comportement du matériau pendant la transition vitreuse
- Relaxation et retard
- Exercice : Skiclip – Comparaison linéaire-élastique et viscoélastique
02 Viscoélasticité linéaire dans une plage de temps
- Différence entre élasticité linéaire et viscoélasticité linéaire
- Description matérielle de la relaxation en cisaillement et en compression
- Représentation des séries Prony avec des éléments Maxwell
- Relation entre les constantes du matériau dépendantes du temps
- Exercice : Relaxation des contraintes à l’aide de l’exemple d’un crochet d’encliquetage
- Exercice : Comparaison de la solution FEM avec le calcul analytique
03 Paramètres viscoélastiques provenant d’expériences dépendantes du temps
- Expérimentations et bases de données de matériaux
- Détermination des paramètres Prony dans Ansys
- Recommandations pour un ajustement de courbe réussi
- Exercice : Ajustement de courbe pour la détermination des paramètres dans Mechanical APDL
- Exercice : Détermination des paramètres de la série Prony dans Ansys Engineering Data
04 Viscoélasticité linéaire dans une plage de fréquence
- Signification du module mémoire, du module de perte et du facteur de perte
- Hystérésis – déphasage entre l’excitation et la réponse du système
- Représentation de la série Prony dans le domaine de fréquence
- Relation entre le domaine de fréquence et le domaine temporel
- Exercice : Préparation des données de mesure (DMA) et détermination des paramètres dans Ansys
- Exercice : Analyse harmonique d’un amortisseur avec des paramètres de matériau dépendant de la fréquence
Jour 2
05 La fréquence et la température sont le même phénomène
- Modélisation de matériaux thermorhéologiques simples
- Définition de la courbe maîtresse : Représentation des temps de relaxation importants des essais à court terme
- Fonction Shift – relation entre le temps de relaxation et la température
- Fonction Shift dans Ansys : Williams-Landel-Ferry (WLF) et Tool-Narayanaswamy (TN)
- Exercice : Détermination de la courbe maîtresse et de la fonction WLF à partir de données expérimentales
- Exercice : Illustrer l’idée du principe temps-température-déplacement dans les essais de traction
06 Fluage de plastiques
- Comportement du matériau en fonction du taux de dilatation sous charge monotone
- Approches de fluage pour la dépendance directe et indirecte au temps
- Prise en compte de la température
- Ajustement de courbes d’essais de fluage
- Exercice : Ajustement de courbe des données expérimentales de fluage
- Exercice : Influence de la loi de fluage et des paramètres d’analyse non linéaires sur l’exemple d’un serre-joint
07 Plasticité cyclique pour les plastiques
- Comportement cyclique plastique
- Caractérisation et calibration du modèle Chaboche plastique
- Évaluation de la durée de vie en cas de solidification cinématique non linéaire
- Exercice : Durée de vie des connecteurs LAN sous charge cyclique
08 Recommandations relatives au dimensionnement des éléments en plastique
- Dimensionnement en fonction d’une contrainte admissible ou d’une dilatation limite critique
- Prise en compte de la température, du vieillissement, de la durée de charge par des facteurs de réduction
- Méthode de mesure de l’hystérésis et essai de traction rapide
- Critères de rupture en fonction de la pression hydrostatique (parabolique, conique)
Formateurs
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La formation prévoit des exercices intermédiaires et finaux pour la mise en pratique des éléments objets de la formation. Le formateur présentera la résolution de ces exercices et s’assurera de la bonne compréhension de chaque module du cours à l’aide de QCM. Une attestation de formation attestera de la validation de l’évaluation des connaissances pour chaque module et pour la formation globale.
