Retour à l'acceuil  Rendezvousdesamis.com

Comprendre
les fibres composites et sandwichs composites




Conception en composites :
 
Les composites sont bien souvent employés dans des situations complexes souvent attribuées préalablement à la construction métallique.
 
Les conceptions à base de fibres unidirectionnelles bien que très performantes, ont une tenue au cisaillement en calcul résultant, qui reste celle de la résine seule, ce qui équivaut à une résistance quasiment nulle.
 
Cela conduit à la prise en compte de ce facteur très important en conception composite, alors qu en conception traditionnelle elle était négligée voire sous entendue.
Ainsi le module très faible des matériaux composites, conduit à des allongements superficiels ou déformations locales conséquents.
 
Chaque constructeur doit désormais prendre en compte comme règle de base, tous les facteurs de pressions locales et les effets de cisaillements.
 
Paramètres à prendre en compte :

  • R (MPa) : Rupture en traction, limite élastique en traction
  • C (MPa) : Charge de rupture en compression
  • E (MPa) : Module d'élasticité longitudinale ou module d'Young
  • F (MPa) : Capacité à la flexion
  • d (MPa) : densité ou masse volumique

  •  
    nous pouvons alors en déduire :
     
  • (1) Résistance spécifique R / d = tenue à la rupture (traction) à masse identique
  • (5) Compression spécifique C / d = tenue à la compression à masse identique
  • (2) Module spécifique E / d = tenue à l'allongement à masse identique
  • (6) Flexion spécifique F / d2 = tenue à la flexion à masse identique

  • (4) Capacité énergétique R2 / ( E.d ) = capacité énergétique en traction à masse identique
  • (3) Capacité énergétique R2 / ( E ) = capacité énergétique en traction à volume identique

 
Données et paramètres de dimensionnement :
données de base : (ref. CETIM Mallard, rapport DPE 1991)
 


 
Rappels :
  • R (MPa) : Rupture en traction, limite élastique en traction
  • C (MPa) : Charge de rupture en compression
  • E (MPa) : Module d'élasticité longitudinale ou module d'Young
  • F (MPa) : Capacité à la flexion
  • d (MPa) : densité ou masse volumique

  •  
  • (1) Résistance spécifique R / d = tenue à la rupture (traction) à masse identique
  • (5) Compression spécifique C / d = tenue à la compression à masse identique
  • (2) Module spécifique E / d = tenue à l'allongement à masse identique
  • (6) Flexion spécifique F / d2 = tenue à la flexion à masse identique

  • (4) Capacité énergétique R2 / ( E.d ) = capacité énergétique en traction à masse identique
  • (3) Capacité énergétique R2 / ( E ) = capacité énergétique en traction à volume identique

L'utilisation concrète des paramètres de Capacité énergétique est loin d être évidente pour les constructeurs ou concepteurs ayant l'habitude des justifications en "Résistance" et non en "Déformation".
 
Ainsi dans le cas de la recherche optimum d un échantillonnage en vue de l utilisation pour un ressort destiné à propulser une balle ; nous pouvons constater (dans le tableau ci-dessus) que dans le cas d éprouvettes à masses identiques, la capacité énergétique de :
Acier = 0,64
Verre unidirectionnel R = 90,77
 
Nous constatons qu'il y a un rapport de 140 entre ces deux valeurs.
 
Ce qui revient à dire qu'une balle propulsée avec un échantillonnage à base de Verre UD R sera propulsée près de 140 fois plus loin, qu'avec l'utilisation d'acier.

 
Nous pouvons constater que plusieurs facteurs et paramètres sont à prendre en compte par le constructeur :

 
  • Rigidité
  • Résistance

  • et
  • Capacité énergétique



 
Intérêt de la prise en compte du taux pondéral avec les différentes fibres :

 
Le taux pondéral de près de 30% pour le Matt, revient à dire qu'il faudra utiliser 2,5 fois son propre poids en résine ;
exemple : ainsi pour du matt en 400g/m2 on devra alors utiliser 1kg/m2 en résine.
 


 
Synthèse en graphiques des données essentielles :
 




 


© http://www.rendezvousdesamis.com   toute reproduction interdite sans autorisation du propriétaire du site