La corrélation d’images et le recalage de modèle par éléments finis pour caractériser le comportement mécanique du P(oly)E(thylène)T(éréphtalate)

Use of digital image correlation and finite element model updating to characterize mechanical behaviour of P(oly)E(thylène)T(erephthalate)

¹ Chargée de Recherche, École des Mines d’Alès, 6 Avenue de Clavières, 30319 Alès, France
e-mail : Anne-Sophie.Bretelle@ema.fr
² Maitre Assistant, École des Mines d’Alès, 6 Avenue de Clavières, 30319 Alès, France
e-mail : Patrick.Ienny@ema.fr
³ Ingénieur Matériaux, Terre Armée Internationale, 1bis-rue du Petit Clamart, 78148 Vélizy-Villacoublay, France
e-mail : Linda.Nait-Ali@terre-armee.com

Reçu : 20 Décembre 2010
Accepté : 7 Janvier 2011

Résumé

Le P(oly)E(thylène)T(éréphtalate) est un polyester semi-cristallin très utilisé dans l’emballage alimentaire. De ce fait, après utilisation, il représente une part importante de matériaux à valoriser. L’objet de ce travail est d’étudier les processus de dégradation du PET au cours de son recyclage par transformation à l’état fondu. Il est maintenant admis que cette transformation entraîne une dégradation physico-chimique du matériau. D’un point de vue mécanique, les essais classiques ne permettent pas d’établir un lien entre dégradation de la microstructure et comportement mécanique macroscopique. C’est pourquoi une méthodologie d’analyse locale est proposée dans ce travail : il s’agit d’étudier l’endommagement du PET associé au phénomène de striction. Un protocole expérimental a été développé afin d’étudier les grandes déformations plastiques au travers d’essais de traction simple séquencés et instrumentés. La simulation d’essais à striction par la méthode des éléments finis sur la base de la mesure des champs cinématiques a permis d’identifier les paramètres de la loi de comportement. La réponse mécanique ainsi que la dilatation volumique bien connue pour ces matériaux sont alors fidèlement reproduites. Ces paramètres permettent alors d’établir un lien entre dégradation et comportement mécanique.

Abstract

The recycling of P(oly)E(thylene)T(erephthalate) wastes taken from post-consumer soft-drink bottles is the result of societal pressure to reduce environmental pollution, and industrial request to develop a source of cheaper raw materials. The present research work investigates degradation process induced by both mechanical recycling and reprocessing. Both of these phenomena are known to modify the material microstructure. However, classical tensile tests do not allow characterizing this degradation. For this reason, we propose a relevant local methodology to examine damage arisen in striction problem. An experimental protocol is developed to study mechanical behaviour through a set of uniaxial traction tests which are both sequenced and instrumented at large plastic strain. Updated finite element simulations are coupled with Digital Image Correlation to provide the parameters of the phenomenological model. It is thereby possible to describe both the complex shape of the stress-strain curve and the well known dilatant mechanism observed during uniaxial deformation. Degradation phenomena and mechanical behaviour are therefore identified.