Etude expérimentale et modélisation numérique des phénomènes d’endommagement par fatigue des emballages

Dans cette thèse, nous avons caractérisé expérimentalement les emballages en carton compact et ondulé à l’aide de tests spécifiques qui permettent de reproduire les conditions de transport. Après avoir effectué des essais de traction pour caractériser le comportement orthotrope des papiers et carton compact, nous avons déterminé par des essais de compression statique la résistance à la compression verticale (RCV) des boîtes en carton compact et des caisses en carton ondulé étudiées. Pour l’analyse dynamique, nous avons mené des expériences de vibrations aléatoires et de chocs sur ces emballages. Nous avons ensuite implémenté un modèle de comportement élastoplastique orthotrope (IPE) pour les papiers et le carton compact dans le logiciel Abaqus à l'aide du programme utilisateur VUMAT. Nous avons également proposé une homogénéisation du modèle IPE pour le carton ondulé, que nous avons implémenté dans lelogiciel Abaqus à l'aide du programme utilisateur UGENS. Nous avons montré que le modèle élastoplastique IPE permettait de décrire de manière très satisfaisante le comportement statique et dynamique des boîtes en carton compact. L’utilisation du modèle IPE homogénéisé permettait, d’une part la création facile de la géométrie, et d’autre part la réduction importante des temps de calcul. Les résultats obtenus avec le modèle homogénéisé se comparaient très bien avec ceux obtenus avec le modèle 3D complet et les résultats expérimentaux en statique et en dynamique. Enfin, pour la simulation des essais de fatigue, nous avons réalisé des simulations des essais de chocs successifs jusqu’à l’endommagement de la caisse, et nous avons utilisé un modèle de fatigue dans le logiciel Fe-Safe pour déterminer la durée de vie des caisses. Les résultats des simulations obtenus montrent que notre modèle permet de bien reproduire les résultats expérimentaux pour les trois zones d’endurance des courbes limites de dommage. In this thesis, we have experimentally characterized compact and corrugated cardboard packaging using specific tests that reproduce transport conditions. After carrying out tensile tests to characterize the orthotropic behavior of papers and cardboard, we determined by static compression tests the box compressive strength (BCT) of the cardboard and corrugated cardboard boxes. For the dynamic analysis, we conducted random vibration and shock experiments on these packages. We then implemented an orthotropic elastoplastic behavior model (IPE) for papers and cardboard