Experimental Characterization and Modeling of the Uniaxial Mechanical Behavior of Polypropylene Before Necking
Caractérisation expérimentale et modélisation du comportement mécanique uniaxial du polypropylène avant striction
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UTC
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Université de La Rochelle
Corresponding author: nadege. dupend@utc. fr
Mechanical tests were performed in the pre-necking domain of polypropylene (PP) to characterize its mechanical behavior. Test results have distinctly characterized both its viscoelastic and its viscoplastic behavior. The usual approach to studying metals was adopted to investigate the effect of heterogeneities on the different features of the viscoplastic behavior of the polymer. Particular developments were necessary to adapt these methods to the semicrystalline polypropylene. By the macroscopic approach initially introduced by Cottrell, the macroscopic stress was split into an effective stress and a back stress so that the interactions between the crystalline lamellae and the amorphous phase could be taken into account. The modeling of the viscoelastoplastic behavior of PP is described by using the partition of total strain into a viscoelastic strain and a viscoplastic strain. The rheological model of Zener was used and improved with the experimental observations to model the viscoelastic behavior. As for viscoplastic behavior modeling, it's based on the characterization of the mechanical behavior in terms of effective stress and back stress associated with incompatibilities of deformation.
Résumé
Des essais mécaniques ont été menés dans le domaine de la pré-striction d'un polypropylène (PP) afin de caractériser son comportement mécanique. Ceux-ci ont permis de distinguer le comportement viscoélastique du comportement viscoplastique. Des outils développés depuis longtemps pour l'étude des métaux ont été employés afin d'examiner l'effet des hétérogénéités sur les différentes caractéristiques du comportement viscoplastique du polymère. Des développements particuliers ont été nécessaires pour adapter ces méthodologies au PP. La partition de la contrainte macroscopique initialement introduite par Cottrell a permis de distinguer la contrainte effective associée à la phase amorphe de la contrainte interne, de sorte que les interactions entre les lamelles cristallines et la phase amorphe soient prises en compte. La modélisation du comportement viscoélastoplastique du PP est effectuée sur la base de la partition de la déformation totale en une déformation viscoélastique et une déformation viscoplastique. Le modèle rhéologique de Zener sert de point de départ à la description du comportement viscoélastique. La modélisation viscoplastique repose, quant à elle, sur la caractérisation du comportement en termes de contrainte effective et de contrainte interne associée à des incompatibilités de déformation.
© IFP, 2002