Rate-Dependent Tensile Response of Polyvinyl Chloride Geomembranes
Rate-dependent tensile response of Polyvinyl Chloride geomembranes
Résumé
One of the challenge that face the effectiveness of Polyvinyl Chloride geomembranes (PVC GMs) as a hydraulic barrier is the capacity to withstand unexpected mechanical actions, particularly tensile forces, during installation and throughout their lifespan. These forces pose risks of premature failure and impermeability degradation. In this study, the characterization of the short and long-term mechanical response of PVC GMs to uniaxial tensile forces has been investigated. Uniaxial tensile test have been performed for tensile rates spanning several orders of magnitude. Analysis of the true stress-strain curves reveals a significant decrease in tensile modulus, strength, and strain at failure at low strain rates, which are relatively close to those applied in situ. Long-term investigations have been conducted as well, through relaxation tests. Our key results unveil two distinct characteristic times in stress relaxation, with the fast relaxation occurring over the first four hours. During this phase, the pre-relaxation loading rate affects the relaxation behavior. Beyond this phase, the relaxation behavior becomes independent from the pre-relaxation loading rate. Burger's rheological model is proposed to measure the stress relaxation at different rates. The model's results validate the existence of two characteristic times.
L'un des défis qui affectent l'efficacité des géomembranes en polychlorure de vinyle (PVC GMs) en tant que barrière hydraulique réside dans leur capacité à résister aux actions mécaniques imprévues, en particulier les forces de traction, lors de leur installation et tout au long de leur durée de vie. Ces forces posent des risques de défaillance prématurée et de dégradation de l'imperméabilité. Dans cette étude, la caractérisation de la réponse mécanique à court et à long terme des géomembranes en PVC sous l'effet de forces de traction uniaxiales a été étudiée. Des essais de traction uniaxiale ont été réalisés pour des vitesses de traction couvrant plusieurs ordres de grandeur.
L'analyse des courbes de contrainte-déformation révèle une diminution significative du module de traction, de la résistance et de la déformation à la rupture à des vitesses de déformation faibles, proches de celles appliquées in situ. Des évaaluations à long terme ont également été menées à travers des essais de relaxation. Nos résultats clés mettent en évidence deux temps caractéristiques distincts dans la relaxation des contraintes, avec une relaxation rapide se produisant au cours des quatre premières heures. Pendant cette phase, la vitesse de chargement avant relaxation influence le comportement de relaxation. Au-delà de cette phase, le comportement de relaxation devient indépendant de la vitesse de chargement préalable. Le modèle rhéologique de Burger est proposé pour mesurer la relaxation des contraintes à différentes vitesses. Les résultats du modèle valident l'existence de deux temps caractéristiques
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