Mise en forme des renforts fibreux de composites

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.