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Revue des Composites et des Matériaux Avancés

1169-7954
 

 ARTICLE VOL 25/3-4 - 2015  - pp.407-418  - doi:10.3166/rcma.25.1-12
TITRE
Caractérisation d'assemblages de polymères soudés

TITLE
Characterization of welded polymer assemblies

RÉSUMÉ

Nous avons établi expérimentalement, sous sollicitation statique, des critères de plasticité et de rupture intrinsèques aux liaisons résultant d’un assemblage plan par soudure. Le type d’assemblage étudié dans le contexte de ce travail est le soudage laser TWIST® de polymères. L’un des polymères est transparent l’autre opaque au faisceau laser.

Deux familles de polymères soudés ont été analysées ici: le polymère ABS et le polyamide PA66. Les surfaces limites caractéristiques soit du domaine de comportement élastique, soit de la rupture ont été décrites par des critères de Drucker-Prager modifiés. Ces modifications résident dans l’introduction sous forme polynomiale de lois puissances, des premier et second invariants du tenseur des contraintes. Le comportement constaté de l’assemblage soudé est donc fonction de la contrainte hydrostatique. L’identification des paramètres de ces critères s’est faite à l’aide de sollicitations multiaxiales de cisaillement pur, de traction triaxiale mais aussi selon des modes mixtes d’états de contraintes complexes couplant contraintes normales de traction et contraintes de cisaillement. Le dispositif expérimental utilisé est le montage Arcan-Mines, système original mis en place dans le contexte de cette étude, permettant, moyennant sa base circulaire, d’appliquer les différents efforts cités auparavant. Par ailleurs, un traitement particulier des liaisons montage-éprouvette, mis au point par calcul, a permis de s’affranchir des singularités inhérentes à tout dispositif possédant des interfaces débouchant constitués de matériaux ayant des lois de comportement très différentes : embases métalliques- éprouvettes en polymère . L’étude conclue, quant à la soudure par laser TWIST® , que le polymère ABS est un bon matériau, contrairement au polyamide PA66 qui présente des soudures ayant de mauvaises propriétés mécaniques. Pour valider le dimensionnement par le bureau d’études de zones soudées, le critère de rupture de Drucker408 RCMA. Volume 25 – n° 3-4/2015 Prager a été utilisé pour le calcul par éléments finis de plaques soudées en ABS, (une soudure) et en PA66, (deux soudures), plaques soumises à la traction. La comparaison entre les résultats expérimentaux et les simulations numériques présente un bon accord.



ABSTRACT

For different welded plastics assemblies by laser TWIST® we experimentally establish a plastic and breaking intrinsic stress criterion. Lot of plastic materials has been studied. We present here, the characterization of ABS assemblies and PA66 assemblies. The yield surfaces which characterize the limit of elasticity and the rupture, have been described by a modified Drucker-Prager criterion identified in the case of complex mixed modes state of stresses coupling tensile and shear stresses. For design purpose of welded zones, the proposed Drucker-Prager criterion has been used for the calculation and the simulation of breaking welded ABS plates and welded PA66 stepped plates. The comparison between experimental and numerical simulation values shows a relatively good agreement.



AUTEUR(S)
Vladimir GANTCHENKO, Jacques RENARD

MOTS-CLÉS
matériaux thermoplastiques soudés, essais arcan-mines, critères de plasticité et de rupture, simulation numérique d’assemblages soudés.

KEYWORDS
Assemblies of thermoplastic materials, Arcan-Mines tests, Yield stress and rupture criteria, Numerical simulation of welded structures.

LANGUE DE L'ARTICLE
Anglais

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