Calcul de rupture sur un film en Kapton

[invited0453fcc]

Bonjour, je suis élève à l'Ensam, et je travaille sur un projet de four permettant d'étudier du métal de field à l'état "palier" liquide/solide.
Pour ce faire, j'ai réaliser une fenêtre en kapton de 50microns d'épaisseur et de dimensions 50*35 cm, suffisamment "perméable" aux rayons X pour avoir de bons résultats sur cette diffraction non cohérente (sur matière amorphe donc).

Le problème qui s'est posé est celui-ci :

Pour des raisons de déformation du film en Kapton, on réalise le montage du kapton sur le four à chaud. Il se retrouver ensuite encastré sur chacune de ses arêtes. En se refroidissant il ya donc une contraction du kapton (suite à la dilatation thermique engendrée par le montage à chaud). Cette contraction entraîne des contraintes sur le film comme une force de traction sur chaque extrémités (l'encastrement est total).

J'ai du mal à savoir comment apprécier l'intensité de cette force de traction, et ainsi savoir si les contraintes sont trop importantes.

Coefficient d'expansion thermique : 20 x10-6 K-1
Densité : 1,42 g cm-3
Élongation à la rupture : 70%
Module de young : 2,5 GPa
Coefficient de Poisson : 0.34
Résistance à la traction : 230 MPa

Merci à vous pour toutes pistes, cordialement.
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[invite84ef135b]

Bonjour Jocpus,

la tentation serait de multiplier la variation de température par le coefficient de dilatation et le module d'Young, et de comparer avec la limite élastique. Mais :
- Quelle sera la température maximum? À +62°C tu peux appliquer le coefficient de dilatation observé autour de +25°C, à +200°C il te faut une courbe de dilatation.
- Le polyimide absorbe beaucoup d'humidité (plusieurs %), ce qui le détend. En séchant à chaud, il perd de l'humidité et se contracte, de mémoire de 0,2% s'il perd 1% d'eau, ce qui arrive dans le vide à +125°C.

Pour les deux causes, j'arrive à peu de MPa, soit moins que la limite élastique. Je t'encourage à vérifier. Le cadre tenant le film doit être un peu costaud, et surtout la fixation du film doit éviter de concentrer les contraintes, car le film polyimide n'est pas très résilient. Tu pourrais essayer de pincer le film dans le cadre par des bourrelets de silicone qui répartissent les contraintes et absorbent les déformations.

[invited0453fcc]

Merci beaucoup pour votre réponse, je n'étais pas au courant de la contraction engendrée lors du séchage du polymide. Celà m'a grandement aidé, j'ai décidé de partir sur un modèle de bilame sans flexion.

On ne peut pas exactement dire ici que le Kapton et le four sont soudés mais ils sont comprimé par le cadre (En Aluminium, pas de problème pour la solidité à priori pour ce type de faible contraintes). Mais je penses que c'est une bonne première approximation.