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Applications marines des matériaux composites - Cas des voiliers de compétition

Article de référence | Réf : AM5657 v1

Enceintes sous-marines en matériaux composites

Auteur(s) : Dominique CHOQUEUSE, Peter DAVIES, Benoît BIGOURDAN, Dominique PERREUX

Date de publication : 10 oct. 2013

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Les matériaux composites en construction navale militaire

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RÉSUMÉ

Cet article présente l'état de l'art des enceintes en matériaux composites pour application sous-marine. Outre les domaines d'application, sont présentés le mode de fabrication, les bases de dimensionnement par rapport à la pression hydrostatique et les spécificités de la caractérisation expérimentale.

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ABSTRACT

Composite cylinders for underwater applications

This article presents state-of-the-art composite cylinders for underwater application. In addition to the application domains, this article presents the manufacturing process, the basics of design according to the hydrostatic pressure and the specificities of experimental characterization

Auteur(s)

Dominique CHOQUEUSE : Ingénieur de Recherche - Service Matériaux et Structures, IFREMER, Centre de Bretagne, Plouzané, France,
Peter DAVIES : Ingénieur de Recherche - Service Matériaux et Structures, IFREMER, Centre de Bretagne, Plouzané, France,
Benoît BIGOURDAN : Ingénieur de Recherche - Service Matériaux et Structures, IFREMER, Centre de Bretagne, Plouzané, France,
Dominique PERREUX : Professeur - Université de Franche Comté, Besançon, et MaHyTec, Dole, France,

INTRODUCTION

Les matériaux composites sont largement employés dans l'industrie marine, notamment sur l'eau dans la construction de bateaux de plaisance. Depuis quelques années, on trouve de plus en plus d'applications de matériaux composites sous l'eau, où les excellentes propriétés spécifiques de ces matériaux les rendent très compétitifs. Cependant, dans ces nouvelles applications, les structures sont soumises à des pressions externes qui augmentent en fonction de la profondeur, ce qui nécessite donc un soin particulier dans leur conception.

Dans cet article, on fait le point sur l'utilisation des enceintes en composite sous l'eau. On présente d'abord les principaux domaines d'application : l'océanographie, les véhicules sous-marins et l'offshore pétrolier, suivis d'un rappel des conditions opérantes en environnement marin. Les méthodes de fabrication d'enceintes cylindriques (enroulement filamentaire, placement de bandes) et de contrôle non destructif sont ensuite décrites. Le dimensionnement d'enceintes sous-marines est basé sur l'analyse de deux comportements :

une tendance à flamber lorsque le rapport épaisseur de paroi divisé par le diamètre est faible ;
une rupture en compression lorsque ce rapport devient important.

Les équations permettant de calculer l'épaisseur de paroi nécessaire pour résister à une profondeur donnée sont présentées. L'article se termine par une présentation des moyens d'essai, les caissons hyperbares et une discussion de la durabilité des enceintes en milieu marin

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MOTS-CLÉS

KEYWORDS

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BIBLIOGRAPHIE

(1) - KRAWCZAK (P.) - Réservoirs haute pression en composites - . Éditions Techniques de l'Ingénieur, [AM 5 530] 2002.
(2) - SMITH (C.S.) - Design of marine structures in composite materials. - Elsevier applied science, 1990.
(3) - * - http://www.argo.ucsd.edu/
(4) - PHAN (A.), CABANEl (D.) - Coques et enceintes en composites bobinés pour les travaux sous-marins. - Conférence internationale : pénétration sous-marine, ATMA, Paris, 1982.
(5) - GARVEY (R.E.) - Composite hull for full ocean depth. - MTS Journal, vol.24, no 2, p. 49-58, 1990.
(6) - DAVIES (P.), CHOQUEUSE (D.), RIOU L., WARNIER (P.), JEGOU (P.), ROLIN (J.F)., BIGOURDAN (B.), CHAUCHOT (P.) - Matériaux composites pour véhicule sous-marin 6 000 mètres. - ...

DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES

Réservoirs haute pression en composites.
Les matériaux composites en construction navale militaire.
Canalisations en composites – Étude du perlage.
Vieillissement des composites – Mécanismes et méthodologie d'étude
Vieillissement des composites – Évolution des propriétés et modélisation
Physique du moulage des composites avancés : applications
Vieillissement...

1 Outils logiciels

ABAQUS http://www.3ds.com/products-services/simulia/portfolio/abaqus/overview/

ADINA http://www.adina.com/index.shtml/

ANSYS http://www.ansys.com/

COMSOL http://www.comsol.com/

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2 Sites Internet

Ifremer, Institut français de recherche pour l'exploitation de la mer http://www.ifremer.fr/

Société MaHyTec, fabricant de cylindres en composites http://www.mahytec.com

HAUT DE PAGE

3 Événements

Journées Nationales de Composites (JNC), conférence organisée en France par l'AMAC (Association des Matériaux Composites) tous les deux ans, http://www.amac-composites.org/manifestations/journees-nationales-composites

JEC Europe, Salon professionnel, forum et conférences utilisateurs, organisé chaque année à Paris par JEC Group http://www.jeccomposites.com/

...

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