3.2 Caractérisation mécaniques des composites EVA/GTR
3.2.2 Performances choc des mélanges EVA/GTR
(a) (b)
Figure 3.8: Courbes maîtresses des mélanges EVA/GTR Tref = 20oC du : a) Module de stockage, b) Facteur de perte
En conclusion, l’étude dynamique par DMA révèle une meilleure dissipation d’énergie pour une matrice EVA chargée en GTR, en particulier dans la bande 0-2000Hz, et un possible transfert de charge entre la matrice et les renforts d’après l’étude de la relaxation mécanique α.
On constate que l’énergie d’impact mesurée diffère de l’énergie théoriquement attendue, la différence est d’autant plus élevée que la masse est importante. Afin de se placer dans une configuration la plus pertinente possible, nous choisirons de travailler avec la masse de 2.3kg, à savoir le chariot d’impact à vide.
3.2.2.1 Première configuration de choc
La première configuration de test consiste en l’utilisation classique de la machine, à savoir un échan- tillon de taille 80x80mm maintenue entre des mors hydrauliques au dessus d’une ouverture circulaire de diamètre 50mm, permettant la déformation de l’éprouvette.
Les résultats sont présentés en fonction de deux indices de performance :
– l’énergie absorbéeEabsen fonction de l’énergie d’impact mesuréeEimpévaluant la capacité générale du matériau à dissiperl’énergie.
– l’énergie absorbée relative à la flèche maximale : Eimp−r = fEmaxabs, tracée en fonction de l’énergie d’impact Eimp−r mesurée afin de caractériser ladéformationnécessaire à une même dissipation d’énergie.
(a) (b)
Figure3.10: Choc EVA GTR, première configuration. a) Energie absorbée b) Energie absorbée relative à la flèche max
Les résultats présentés dans la figure 3.10 a) donnent l’énergie absorbée en fonction de l’énergie d’impact lors de la première configuration expérimentale montrent que les échantillons chargés absorbent plus d’énergie que la matrice. Néanmoins, si l’on s’intéresse à la figure 3.10 b), où l’énergie absorbée est maintenant rapportée à la flèche, on s’aperçoit que l’échantillon moussé EVA-GTR-f se déforme beaucoup plus que les échantillons pleins.
3.2.2.2 Deuxième configuration de choc
Les éprouvettes sont maintenant placées sur un support rigide en acier d’épaisseur 5mm que l’on peut considérer comme indéformable dans la gamme d’énergie d’essai. Le but est de limiter physiquement la flèche consécutive à l’impact et ainsi de solliciter nos échantillons en compression/choc. L’énergie
(a) (b)
Figure3.11: Choc EVA GTR, deuxième configuration. a) Energie absorbée b) Energie absorbée relative à la flèche max
Les résultats de la deuxième configuration 3.11 a) comparant l’énergie absorbée en fonction de l’énergie d’impact donnent des conclusions similaires à celles obtenues lors de le première série de d’essais. La différence est plus claire concernant l’énergie absorbée relative à la flèche.
En effet, comme le montre la figure 3.11 b), la mousse EVA-GTR-f démontre une faible capacité à absorber l’énergie à faible énergie d’impact, mais ses performances s’améliorent quand l’énergie d’impact augmente, jusqu’à dépasser les deux matériaux pleins.
3.2.2.3 Analyse des résultats choc
L’amortissement de chocs est un processus complexe où deux principaux modes de dissipation d’éner- gie ont lieu au sein du matériau :
1. Un modenon-destructif et reversibleoù les propriétés de viscosité intrinsèque du matériau sont mises en jeu et contribuent à l’absorption d’énergie.
2. Un modedestructif non réversibleimpliquant des déformations plastiques et des propagations de fissures.
Le premier mode s’applique aux chocs à faible énergie, ce qui reste relatif au matériau testé. les essais sur les matériau non poreux EVA et EVA-GTR illustrent bien ce premier mode dans la mesure où les échantillons ne sont pas endommagés macroscopiquement et les déformations subies peuvent être consi- dérées réversibles dans un temps de l’ordre de l’heure.
En considérant maintenant le matériau EVA-GTR-f, même si macroscopiquement le matériau paraît intact, des déformations plastiques et des micro-fissures localisées à l’interface EVA/GTR sont envisa- gées. Pour un matériau à structure cellulaire tel que la mousse EVA-GTR-f, le mécanisme de dissipation d’énergie est différent des mêmes matériaux plein dans la mesure où l’on a une combinaison de flambe- ment élastique, de plastification au niveau des parois des cellules et de de frottement visqueux de l’air
expulsé des cellules, tout cela additionné à la dissipation visqueuses du matériau (chapitre 1.4.8).
Les fortes déformations subies par le matériaux poreux EVA-GTRf dans le premier mode d’impact relaté figure 3.10 incombent à cette structure poreuse. La figure 3.12 montre le type d’endomagement que peuvent subir les cellules du matériau EVA-GTR-f pour un choc >20J.
Figure3.12: EVA-GTR-f après rupture choc
En considérant maintenant le deuxième mode d’impact,ce même matériau EVA-GTR-f présente de bien meilleures performances en termes d’énergie absorbée et de déformation pour les énergies élevées.
Une explication simple à ce phénomène est que pour de faibles énergies les cellules ouvertes sont aisément comprimées et donc la mousse se déforme plus que les matériaux pleins pour un même niveau d’énergie, c’est le plateau d’une courbe de compression d’une mousse vue dans le chapitre
Si l’on compare les performances des matériaux pleins, les résultats des deux configurations de tests pointent vers un meilleur amortissement des chocs par le matériau chargé en GTR, ce qui suppose une dissipation visqueuse plus importante puisque l’on est dans le mode de dissipation 1. Si l’on fait abs- traction de la déformation induite par le choc, l’échantillons poreux EVA-GTR-f est celui qui présente les meilleures propriétés d’amortissement, ce qui est attribué aux multiples mécanismes de dissipation d’énergie possibles au sein d’une telle structure.
Ce type de matériau pourrait être envisagé en tant que revêtement de sol en raison de leurs bonne résistance à l’impact et leur capacité à se résorber après un choc, même si le matériau de type mousse a tendance à plastifier plus facilement.