La nanoindentation est une technique très utilisée pour extraire des propriétés mécaniques d'un échantillon à partir de courbes force-enfoncement. Cependant, l'unicité et le caractère intrinsèque au matériau des valeurs estimées restent des problèmes largement ouverts, particulièrement lorsque des comportements visqueux sont exhibés. Dans ce travail, l'unicité/non-unicité des propriétés viscoélastiques d'un polymère déterminé par cette technique est étudiée. Une méthode de conception des expériences assurant l'extraction robuste de ces propriétés est proposée.

Pour modéliser le comportement du matériau, une loi viscoélastique standard à quatre paramètres est postulée : deux modules élastiques, un coefficient de viscosité et le coefficient de Poisson. Un modèle éléments finis 2D-axisymétrique est utilisé pour simuler l'évolution temporelle de la force P(t) et de l'enfoncement h(t).

Une analyse du problème d'identification paramétrique lors d'une charge-décharge est menée à l'aide d'un indice d'identifiabilité basé sur le conditionnement numérique. Les effets de la vitesse d'enfoncement, du type de chargement (triangulaire, trapézoïdal, exponentiel, sinusoïdal) et de l'angle de la pointe de l'indenteur sont étudiés. On montre que l'extraction des quatre paramètres viscoélastiques avec une seule pointe d'indenteur conique est un problème mal posé et qu'il existe une corrélation entre l'indice d'identifiabilité en nanoindentation et l'énergie dissipée par le matériau lors d'un essai uniaxial cyclique.

Afin de tenter d'identifier simultanément les quatre paramètres, quelques combinaisons d'essais sont étudiées. La méthode d'indentation duale (cube corner et Berkovich) avec des charge/décharge triangulaires à enfoncement imposé s'avère robuste. Ce résultat ouvre la voie à l'utilisation de cet indice d'identifiabilité pour concevoir une combinaison d'essais de nanoindentation capable de garantir l'unicité et le caractère intrinsèque au matériau des propriétés extraites, quel que soit le comportement exhibé.