Creep and thermal ratcheting of soft materials under compression

Résumé

Une accroissement rapide de l'utilisation des matériaux polymères et PRFV par rapport aux matériaux métalliques conventionnels dans la production de composants de réservoirs sous pression et de tuyauterie est devenue une tendance mondiale. Cependant, les normes de conception de l'ASME ainsi que leurs équivalentes européennes pour les matériaux non métalliques ne sont pas spécifiques aux matériaux et, dans l'ensemble, suivent vaguement les normes des matériaux métalliques. Contrairement aux composants PVP métalliques, les composants polymères sont d'âge récent, ce qui limite les données statistiques disponibles sur ce type de matériaux. Parmi les composants PVP polymères, le polychlorure de vinyle (PVC) et le polyéthylène haute densité (PEHD) en constituent la majorité. L'excellente résistance à la corrosion, la légèreté et la facilité de fabrication font de ces deux matériaux polymères le remplacement idéal aux structures métalliques corrosives et lourdes. L'objectif de cette recherche est de caractériser le fluage à long terme et le rochet thermique des matériaux mous. L’étude s'articule autour de l'analyse du comportement de rochet thermique des matériaux polymériques PVP sélectionnés, y compris les matériaux de joints à base de PTFE et à base de fibres. Le but principal de cette thèse est de caractériser les matériaux polymériques utilisés dans les assemblages à brides boulonnées. Pour l'étude sur les performances des matériaux sélectionnés à haute température, des expérimentations méticuleuses ont été réalisées à l'aide de bancs d'essais équipés de capteurs de haute précision. Comme la plage de température de fonctionnement des matériaux est très différente de celle des joints considérés, les évaluations thermiques des matériaux de brides et des joints ont été effectuées séparément. Tous les matériaux sélectionnés ont été soumis à différentes charges de compression, différentes températures et étaient dans certains cas pré-exposés au fluage pour évaluer l’interaction avec le phénomène de rochet thermique. Les tests de caractérisation des polymères ont été réalisés avec des échantillons en forme d'anneau. De plus, des essais grandeur nature des brides en PVC et PEHD de classe 150 de NPS 3 ont été effectués pour évaluer la relaxation à court terme et les résultats sont comparés à ceux obtenus avec des modèles numériques utilisant la méthode des éléments finis. Les résultats ont permis de mieux comprendre la vulnérabilité des polymères et des matériaux mous en général au phénomène de rochet thermique. L'étude sur le comportement des matériaux sélectionnés aux cycles thermiques a mis en évidence l'intensification des dommages par fluage sur les matériaux, dont l'ampleur varie en fonction de chaque matériau. De plus, le rochet thermique modifie d'autres propriétés fondamentales des matériaux des brides et des joints, comme le module de fluage et le coefficient de dilatation thermique.

Date	3 oct. 2018
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Hakim A. Bouzid (Directeur(-trice))