Identification de paramètres de comportement de membranes en polymères durant le procédé de soufflage

Behaviour parameters identification of polymer membranes during bubble inflation process

¹ École des Mines d'Albi-Carmaux, Route de Teillet, 81013 Albi CT Cedex 09, France
² LEHIGH University Mechanical Engineering & Mechanics Packard Laboratory, 19 Memorial Drive West Lehigh University, Bethlehem PA 18015, USA

Auteur de correspondance : samia.hmida@enstimac.fr

Reçu : 2 Octobre 2006
Accepté : 5 Octobre 2006

Résumé

Les propriétés bi-axiales des matériaux tels que les élastomères ou les polymères, utilisés dans des applications mécaniques ou thermoplastiques, sont souvent difficiles à identifier. Pourtant, elles s'avèrent nécessaires pour la simulation des procédés de thermoformage, d'injection-soufflage ou de formage par soufflage. La démarche globale de ce travail de recherche est d'identifier à partir d'extraction de contour et de mesure de champs de surface, et par analyse inverse en utilisant des logiciels de simulations numériques type Éléments Finis, le comportement de ce type de matériaux. Le comportement rhéologique et les propriétés mécaniques de tels matériaux peuvent être obtenus en utilisant un rhéomètre permettant le soufflage de bulle. Dans cet article, des résultats expérimentaux obtenus à l'aide d'un rhéomètre élongationnel développé au laboratoire sont présentés. Une description détaillée de la partie expérimentale est faite. Deux méthodes de mesures optiques sont utilisées : (i) une méthode développée à partir d'une mesure de contour avec une seule caméra CCD ; (ii) une méthode de mesure de champs par stéréo-corrélation d'images. La modélisation numérique est réalisée en utilisant le logiciel Éléments Finis ABAQUS. Des résultats préliminaires d'identification (prise en compte des conditions aux limites, fonction coût, paramètres du modèle de comportement) sont présentés, ainsi que la validation de ces résultats en réalisant des essais de traction.

Abstract

The biaxial properties of materials such as rubbers or polymers, used in mechanical or thermoplastic applications, are often difficult to identify. However, biaxial properties are useful for the simulation of plastic-processing operations such as blow molding, stretch blow molding or thermoforming. The global approach is to identify the hyperelastic behavior of this type of materials from contour measurements and full field measurements by inverse analysis using numerical simulations such as Finite Element Method. The rheological behavior and the mechanical properties of rubbers and polymers can be obtained by using a bubble inflation rheometer. In this paper, experimental results obtained using elongational rheometer developed in the laboratory are presented. A detailed description of the experimental part is made. Two optical measurement methods are used: (i) measure with only one CCD camera; (ii) the full field technique of images stereo-correlation (2 CCD cameras). Numerical modeling are realized by using Finite Element software ABAQUS. Preliminary results of the identification (taken into account of the boundary conditions, function cost, parameters of the model of behavior) and validation of these results by carrying out tensile tests are presented.