Les composites métal-élastomère sont très utilisés dans l'industrie du pneumatique pour permettre la transmission des efforts et assurer la rigidité nécessaire au bon fonctionnement du pneu. Or, des performances adhésives optimales sont nécessaires pour garantir l'intégrité mécanique de la structure. Ce travail de thèse est consacré à la caractérisation de la tenue mécanique d'une interface fil-matrice et à la modélisation par éléments finis de sa décohésion sous sollicitation mécanique. Pour s'affranchir des limites de certaines méthodes existantes (rupture dans la matrice et non à l'interface, sollicitation uniquement de cisaillement, étude de la propagation d'une fissure et non de son amorçage), la décohésion fil-matrice est étudiée sous chargement transverse pour les systèmes métal-matrice époxy et métal-matrice élastomère.
La tenue mécanique entre un fil métallique et une matrice époxy est d'abord étudiée en soumettant le système à un chargement transverse par traction uniaxiale. Le décollement à l'interface est suivi optiquement et permet de mesurer l'étendue de la fissure avec le chargement. Ces observations expérimentales sont utilisées pour identifier les paramètres d'un modèle cohésif pour décrire la réponse mécanique de l'interface, grâce une analyse par éléments finis en 2D. Une méthodologie d'identification, basée sur l'amorçage de la décohésion suivie d'une phase de propagation stable, est développée. L'influence de la forme de la loi de traction-séparation est mise en évidence, tout comme la nécessité de considérer la réponse plastique de la matrice. La pertinence de cette approche 2D est enfin discutée par comparaison avec une modélisation 3D.
Pour approfondir l'identification des propriétés cohésives de l'interface, une approche couplée expérience-simulation est développée à partir d'un essai de décohésion équibiaxiale. Cela permet de solliciter l'interface uniquement en mode normal et ainsi de s'affranchir des effets de mixité modale. Combiné à l'étude sous chargement uniaxial, il est alors possible d'identifier le profil de la loi de traction-séparation. Ainsi, la décohésion sous chargement biaxial général permet d'obtenir différentes sollicitations de l'interface à partir d'un même dispositif expérimental, ouvrant la voie à une identification plus robuste des paramètres d'un modèle cohésif dans le cas d'une interface fil-matrice.
Enfin, ce travail propose une contribution originale à l'étude de la décohésion métal-élastomère, à travers le développement expérimental et l'analyse d'un essai de décohésion sous chargement transverse uniaxial et équibiaxial. Contrairement aux essais classiques (pelage ou arrachement), cet essai sans pré-fissure initiale permet de caractériser l'amorçage de la décohésion. Le processus de décollement observé expérimentalement est différent de celui du système métal-époxy, avec une décohésion abrupte étendue correspondant à une légère chute de force. La phase de propagation étant réduite, la méthodologie d'identification est adaptée. L'étude met en évidence que la résistance interfaciale est le paramètre prépondérant dans la description de la rupture métal-élastomère pour la géométrie considérée. Cette approche offre des perspectives prometteuses dans la compréhension et l'optimisation de l'adhésion métal-mélange.