Présentation
Auteur(s)
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Jean-Michel GUILLEMOT : Ingénieur du Conservatoire National des Arts et Métiers,société ALSTOM Transport
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Yves-Henri GRUNEVALD : Ingénieur des Arts et Métiers - Directeur de la société DDL Consultants
Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.
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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2. Méthodologie générale de conception composite
Le succès du développement d’une structure composite repose essentiellement sur la mise en place et le suivi d’une méthodologie dédiée. Les figures 1, 2 et 3 illustrent les grandes lignes de cette méthodologie.
2.1 Démarches fonctionnelle, globale, intégratrice et inversée
L’ordre d’énumération des démarches dans le titre est extrêmement important et ne doit pas être modifié lors de la mise en place du cycle de réflexion. Par contre, pour en expliquer simplement la raison, il convient de commencer par commenter la notion de démarche intégratrice.
HAUT DE PAGE
Cette démarche va permettre d’intégrer des éléments ou des fonctions à différents niveaux de la mise en œuvre du composite.
Dans une structure multimatériau à base composite, les niveaux d’intégration sont au nombre de cinq. Pour illustrer les trois premiers niveaux, nous utilisons une terminologie similaire à celle utilisée en mécanique de l’endommagement.
-
Premier niveau, à l’échelle microscopique
L’intégration se fait en premier lieu par le choix de la nature de la matrice (polymère thermodurcissable ou thermoplastique, matrice organique ou minérale) puis par sa formulation et enfin par des éléments d’addition (figure 4).
Ces derniers peuvent modifier plus ou moins fortement certaines propriétés mécaniques, physiques et chimique de la résine. Ils se subdivisent en trois classes :
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les charges renforçantes comme, par exemple les microbilles creuses de verre, de carbone, phénoliques… ;
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les charges non renforçantes comme par exemple les carbonates de calcium destinés à réduire le coût des matrices ou le trihydrate d’alumine destiné à améliorer le classement feu des matrices thermodurcissables ;
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les...
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Méthodologie générale de conception composite
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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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