Study of a degradation on steel cord-rubber composite structure subjected to impact loading

Etude de la dégradation de structures composites en caoutchouc soumises à des chocs

Naruepon Eiamnipon (1)

1 CDM - Centre des Matériaux

Road hazard is a critical problem in tire application. Steel cord-rubber composite such as steel belt is used to reinforce the tire stiffness in architecture of the radial tire. The main function is used to protect penetrations due to foreign objects. In fact, the knowledge of this material is not well-established yet in particular damage mechanisms subjected to impact load. The principal objective of this dissertation is to study high strain rate behaviors, impact behaviors as well as damage mechanisms of the steel cord-rubber composite, allowing us to develop a perforation criterion. The experimental analysis and numerical simulations allow us to thoroughly understand the dynamic behaviors and damage mechanisms for instance high stain rate tensile characterization, drop-weight impact and indentation characterizations, damage observation etc... In order to develop a criterion capable of predicting the perforation of the steel cord-rubber composite, the drop-weight impact tests and indentation tests have been conducted. Finally, we propose the perforation criterion based on analytical approach and its validation for the steel cord-rubber composite.

Les détériorations d'un pneu occasionnées par le roulement sur des chaussées accidentées est un problème crucial pour l'industrie des pneumatiques. Les couches de composite à matrice élastomère renforcée par des câbles d'acier architecturés sous forme de nappe de ceinturage, ont pour objet de protéger le pneu d'éventuelles pénétrations par des projectiles extérieurs. Cependant le comportement de ces nappes composites reste mal connu surtout quand il s'agit de mécanismes d'endommagement par chocs. Pour améliorer cette connaissance, cette thèse s'est proposée d'étudier le comportement mécanique des constituants ainsi que du composite lorsque ces matériaux sont soumis à des tractions grandes vitesses et des essais d'impact. Les mécanismes d'endommagements ont été analysés. Les analyses expérimentales et les simulations numériques ont permis de mieux comprendre le comportement dynamique et les mécanismes d'endommagement sous des sollicitations rapides, d'impact et d'indentation. Issu de ces essais, un critère capable de prévoir la perforation de la nappe de ceinturage a été proposé. Sa validation a été faite sur des essais effectués sur des composites élastomères ceinturés de ces nappes.

Mots clés: Impact; Damage; Tire; Steel cord-Rubber composite

Mots clés: Composite élastomère; Pneumatique; Endommagement; Chocs

Domaines: Matériaux

Naruepon Eiamnipon. Etude de la dégradation de structures composites en caoutchouc soumises à des chocs. Matériaux. Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2013. Français. ⟨NNT : 2013ENMP0099⟩. ⟨tel-01449960⟩