Soutenance de thèse de Rodolphe FORASACCO au 7 Avenue Marcel Dassault, 37300 Tours, en Amphi Dassault
Résumé :
Les valves automobiles en caoutchouc sont à ce jour adaptées pour les véhicules de tourisme dont les vitesses n’excèdent pas 210 km/h. A des vitesses supérieures, les efforts mécaniques appliqués sur l’élastomère sont sévères et peuvent induire, suites aux accélérations et décélérations répétées du véhicule, et dans certains cas, une fissuration du caoutchouc ce qui provoque la défaillance de la valve et une perte d’étanchéité du pneumatique. Caractérisée sur des bancs d’essai dédié, les durabilités des valves en fatigue à vitesses élevées sont fortement dispersées. Dans ce cadre, ces travaux traitent l’étude de l’endommagement des valves afin d’en comprendre les causes de ruptures prématurées. Des analyses fractographiques sur valves ont tout d’abord permis d’établir une bonne compréhension de l’endommagement grâce à l’identification précise de la position de l’amorçage de fissure puis de sa propagation dans le volume. Or, une étude statistique des défaillances des valves révèle que l’équipement de test est à l’origine de certaines ruptures prématurées. Par conséquent, le lien entre les ruptures et les durabilités des valves n’est pas direct malgré le fait que des faiblesses matériau soient détectées sur les faciès de rupture. Afin de s’affranchir de la variabilité relative à l’équipement, une campagne de fatigue sur éprouvette de laboratoire a été expérimentée sur différents lots dans l’intérêt de caractériser la variabilité en fatigue purement élastomère. Dans l’intérêt d’être le plus représentatif de l’application sur valve, un chargement (cisaillement, traction, compression) équivaut à celui sur valve a été établi grâce aux invariants de Hencky. Une dispersion des résultats inter et intra lot des durées de vie des éprouvettes est alors décelée ce qui atteste que la structure interne de l’élastomère admet une variabilité. Afin d’identifier l’origine de cette variabilité, des analyses physicochimiques et microstructurales des lots ont été effectuées. L’état de dispersion des ingrédients, l’état de réticulation et le système de protection contre les attaques oxydatives ont été investigués. En corrélant les résultats avec les durabilités des éprouvettes et des valves, il semble que cette variabilité soit inhérente à la dispersion des agglomérats de noir de carbone qui s’avère être mauvaise. Différents types de noirs de carbone et de tailles variables sont ainsi contenus au sein de la matrice élastomère ce qui influe sur le niveau de renforcement du matériau et sa résistance en fatigue.
Mots clés : Valve pneumatique, Fatigue, Elastomère, Variabilité