Caractérisation mécanique de l’influence des conditions de fabrication des structures composites sous sollicitations représentatives
[G.Bernhart, F.Berthet, A.Cantarel, F.Collombet, L.Crouzeix, T.Cutard, B.Douchin, Q.Govignon]
Le matériau composite est par définition un matériau multi-échelle. Les différentes échelles constitutives sont directement liées aux fonctions définies par le cahier des charges industriel et le process de fabrication. La démarche de caractérisation mécanique développée au sein de l’axe MaPP n’est pas unique et intéresse des situations dites conventionnelles, basées sur des essais normalisés, mais aussi sur des essais non conventionnels conçus au cas par cas.
A l’échelle du matériau, outre les propriétés intrinsèques des différents composants, leur dosage, la manière de les architecturer et les paramètres des procédés de mise en œuvre tels qu’entre autres pression, température, ou écoulement jouent un rôle important sur sa tenue mécanique. La mesure et la compréhension de l’effet de ces paramètres procédés sur des coupons normalisés permettent ensuite de prédire des variations locales de propriétés des structures composites causées par les conditions de fabrication. Dans les études amonts de formulation et/ou développement de nouveaux matériaux, des essais mécaniques aux petites échelles sont mis en oeuvre pour commencer à considérer les relations entre matériau, procédé et comportement mécanique. La Caractérisation mécanique et en température de l’influence des paramètres de mise en œuvre (fabrication) de divers composites (voie liquide, thermoplastiques) se fait notamment par l’utilisation de méthodologies de plans d’expérience.
Dans le cadre du volet essais non conventionnels, l’influence des conditions de fabrication des structures composites sous sollicitations représentatives (ou choisies en nature et localisation) est étudiée via une approche méthodologique dite par Evaluateurs Technologiques Multi-Instrumentés (ETMI). Il s’agit d’évaluer une performance en y associant l’influence de tous les paramètres procédés sur des objets multi-échelles et de dimensions métriques. Cette approche d’étude scientifique s’adosse notamment en quasi statique à un bâti d’essai modulaire multiaxial, conçu au laboratoire à partir d’un cahier des charges attaché à nos problématiques d’étude. La conception des essais non conventionnels s’effectue par l’utilisation d’outils numériques. Elle porte sur la gestion couplée du design de la géométrie des évaluateurs et des conditions aux limites intégrant la cinématique des actionneurs en lice (un à quatre dans la configuration actuelle). Dans le domaine dynamique (souffle), l’efficience de l’approche ETMI a été évaluée dans deux situations, détonation aérienne et enterrée. Par nature, l’approche étant dédiée à la réponse au cas par cas de problématiques industrielles, les applications intéressent un spectre large de situations comme par exemple celui comportant une réparation step-lap elliptique ou la tenue au souffle d’un fuselage composite ou d’un système de protection composite d’un plancher de véhicule terrestre de 24 tonnes. On peut mentionner, comme autre application de cette approche, l’étude par croisement calcul expérience de l’influence des variabilités liées au procédé sur la tenue mécanique de zone courante ou singulière.