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1 - FORMAGE DES RENFORTS CONTINUS ET PROBLÉMATIQUES ASSOCIÉES

2 - COMPORTEMENT MÉCANIQUE DES RENFORTS TISSÉS

3 - SIMULATION DE LA MISE EN FORME DES RENFORTS FIBREUX

Article de référence | Réf : AM3734 v1

Simulation de la mise en forme des renforts fibreux
Mise en forme des renforts fibreux de composites

Auteur(s) : Philippe BOISSE

Date de publication : 10 avr. 2004

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RÉSUMÉ

La qualité et les propriétés d'une pièce en matériau composite dépendent d'une part des composants, fibres et matrice, mais aussi de la façon dont ils ont été mis en oeuvre. Cet article présente les procédés de fabrication des composites, le plus souvent du formage, et les modes de déformation et le comportement mécanique d'un renfort tissé. Différents essais mécaniques, en traction biaxiale et en cisaillement, sont décrits. Enfin l'article présente des méthodes de simulation de la mise en forme du renfort fibreux. 

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Auteur(s)

  • Philippe BOISSE : Professeur des universités - Laboratoire de mécanique des contacts et des solides, INSA de Lyon

INTRODUCTION

L a réalisation d’une pièce en matériaux composites diffère notablement de celle utilisant des matériaux plus classiques tels que les métaux ou les polymères massifs. Le matériau final et la géométrie de la pièce sont souvent obtenus simultanément et les propriétés et qualités de la structure composite finale dépendent à la fois des composants (fibres et matrice) et de la façon dont ils ont été mis en œuvre. Les procédés de fabrication des composites sont généralement du type formage. Ils sont spécifiques car ils utilisent l’absence de matrice (ou son état non durcie) pour permettre des déformations des renforts continus rendues possibles par leur nature fibreuse.

En conséquence, ces mécanismes particuliers, qui s’appuient sur la mécanique des milieux fibreux, en général tissés, demandent des analyses et des modèles spécifiques, et notamment le développement d’outils de simulation de la mise en forme propres aux matériaux composites.

Dans cet article, après avoir décrit les spécificités du formage des composites, on analyse les différents modes de déformation et le comportement mécanique d’un renfort tissé. En particulier, des essais de tension biaxiale et de cisaillement plan sont décrits. La dernière partie concerne la simulation de la mise en forme des renforts fibreux (drapage ou préformage) et présente :

  • la méthode du filet, basée sur des hypothèses très simplificatrices ;

  • l’utilisation, dans le cadre de la méthode des éléments finis, d’approches propres aux tissés qui permettent de prendre en compte le comportement mécanique du renfort et les conditions aux limites en efforts.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-am3734


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3. Simulation de la mise en forme des renforts fibreux

Comme nous l’avons vu au paragraphe 1.4, une simulation de la mise en forme d’un tissé doit permettre de savoir (plus ou moins complètement) si une opération de formage est possible et quelle est la position des renforts obtenue. Un tel outil évite de très coûteuses mises au point par essais-erreurs. Les méthodes de simulation ont une complexité plus ou moins grande suivant qu’elles prennent ou non en compte certains phénomènes. Les approches les plus simples pour le formage des renforts tissés sur la surface d’un outil (on parle souvent de drapage) sont les méthodes dites du « filet » qui font des hypothèses très simplificatrices concernant le comportement du tissé mais qui sont très rapides ...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - BERBAIN (F.), CHEVALIER (A.), CHOUDIN (C.) -   Mise en œuvre des composites. Méthodes et matériels.  -  Mise en œuvre des composites- Méthodes et matériels, traité Plastiques et Composites, Techniques de l’Ingénieur (1997).

  • (2) - BOINOT (F.), GURLIAT (A.) -   Moulage par injection de résine à basse pression ou procédé RTM.  -  A 3 728, traité Plastiques et Composites, Techniques de l’Ingénieur (1991).

  • (3) - CARRONNIER (D.), GAY (D.) -   Approche intégrée du RTM.  -  Revue des composites et des matériaux avancés, 6, no Hors série (1996).

  • (4) - POTTER (K.D.) -   The early history of the resin transfer moulding process for aerospace applications.  -  Composites Part A, 30 (5), p. 619-621 (1999).

  • (5) - BLANLOT (R.), BILLOET (J.-L.) -   Numerical formulation of the evolutive anisotropic behaviour of composite woven fabrics in order to simulate forming processes.  -  Proceedings of ICCM 10, Vancouver, p. 229-236 (1995).

  • ...

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