Présentation
Auteur(s)
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Jean-Michel GUILLEMOT : Ingénieur du Conservatoire National des Arts et Métiers,société ALSTOM Transport
-
Yves-Henri GRUNEVALD : Ingénieur des Arts et Métiers - Directeur de la société DDL Consultants
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Lire l’articleINTRODUCTION
En construction ferroviaire, pour concurrencer les matériaux métalliques, on cherche à aboutir à des structures composites multifonctionnelles et plus performantes en jouant sur la nature, l’ordonnancement des strates, la structure ou la mise en œuvre du composite mais aussi en ajoutant en cours de fabrication d’autres éléments (charges, tissus métalliques, etc.). C’est la raison pour laquelle, on parle plutôt de multimatériaux à base composite.
Dans cet article, nous présentons les principales spécificités du cahier des charges de structures ferroviaires.
Puis, nous exposons l’aspect conception ou plutôt méthodologie de conception radicalement différente de celle des matériaux métalliques et qui doit permettre la meilleure réponse économique et technique au cahier des charges.
L’accent est surtout mis sur les aspects économiques et industriels qui sont fondamentaux car ils conditionnent le choix ou non des matériaux composites pour un type d’application.
Nous terminons par un large tour d’horizon des composites utilisés dans l’industrie ferroviaire en distinguant deux domaines fondamentalement différents : les pièces non structurelles et les pièces de structure.
Donnons tout d’abord les raisons essentielles du passage aux composites :
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la grande liberté dans le choix des formes et la facilité d’obtention de géométries complexes ;
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l’aspect ;
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l’absence de corrosion ;
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le coût plus faible par rapport à la tôle emboutie.
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4. Composites pour pièces de structure
Le secteur des grandes pièces de structure (caisses, bogies), qui concerne donc les composites hautes performances, est actuellement en plein développement depuis pratiquement dix ans.
Au niveau des matériaux, c’est le domaine réservé aux résines époxydes. En effet, elles possèdent de bonnes propriétés mécaniques et répondent, pour certaines d’entre elles, aux exigences de comportement au feu.
Les renforts utilisés sont, la plupart du temps, des tissus de verre et/ou de carbone.
Le ratio du volume de carbone au volume de verre est fonction des types d’applications et bien sûr des objectifs de réduction des coûts à atteindre.
Deux types de technologies sont utilisées sans la construction des pièces structurales.
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Pièces monolithiques
Elles sont obtenues par superposition de couches de tissus secs (technologie RTM ou infusion) de préimprégnés avec des orientations préférentielles mais également par enroulement filamentaire (figure 17).
-
Pièces sandwichs
Elles se composent d’une âme en nid d’abeilles ou en mousse rigide prise en sandwich entre deux peaux dont la technologie de mise en œuvre est celle des pièces monolithiques, mais généralement d’épaisseurs plus faibles. Ce type de matériaux sandwich offre une grande rigidité en flexion et en flambage en même temps qu’une grande légèreté.
Par contre, elles sont dans certains cas sensibles aux chocs et poinçonnements et/ou au efforts tranchants (sensibilité accrue aux cisaillement).
Les technologies de mise en œuvre utilisées sont généralement :
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - WEISS (J.), BORD (C.) - Les matériaux composites. - Tomes 1 et 2, CETIM (1991).
-
(2) - CHRÉTIEN (G.) - Matériaux composites à matrice organique. - Technique et Documentation, Lavoisier, Paris (1986).
-
(3) - GEIER (M.), DUEDAL (D.) - Guide pratique des matériaux composites. - Technique et Documentation, Lavoisier, Paris (1985).
-
(4) - Comptes rendus des quatrièmes journées nationales sur les composites. - Paris (1984).
-
(5) - BATHIAS (C.) - Comptes rendus des cinquièmes journées nationales sur les composites. - Paris (1985).
-
(6) - MENKES (D.) - * - AMAC Pluralis, Paris (1986).
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1 À lire également dans nos bases
COGNARD (P.) - Collage des composites – Généralités. - [BM 7 625] Traité Conception et production, juil. 2003.
COGNARD (P.) - Collage des composites – Caractéristiques et choix des adhésifs. - [AM 5 220] Traité Plastiques et Composites, avr. 2004.
COGNARD (P.) - Assemblage des composites – Les points forts du collage. - [BM 7 624] Traité Conception et production, oct. 2003.
COGNARD (P.) - Collage des matériaux – Mécanisme. Classification des colles. - [BM 7 615] Traité Matériaux fonctionnels, juil. 2002.
COGNARD (P.) - Collage des matériaux – Caractéristiques, mise en œuvre des colles. - [BM 7 616] Traité...
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