Etude des plissements

Pour étudier l’influence d’un plissement sur le comportement mécanique d’un composite stratifié, un protocole de mise en œuvre et de caractérisation a été mis en place. Le matériau étudié est le même que pour l’étude des porosités afin de sa baser sur le même matériau sain. Le matériau utilisé est donc un stratifié pré-preg verre/epoxy GUBD 2306 de Krempel Group©. Le pré-preg est un tissu pré-imprégné de résine qui se met en forme en température. Le tissu a une épaisseur de 0,2 mm. Afin d’observer l’influence des plissements sur le comportement mécanique, deux types de plissements ont été mis en œuvre avec des dimensions différentes. Le plissement étant défini par 3 paramètres à savoir : Sachant que l’angle de désalignement dépend des deux premiers paramètres, seulement deux plissements avec deux longueurs différentes et deux hauteurs différentes sont sélectionnés en fonction des données fournies par Adwen. L’entreprise a fourni des données sur les pièces finales de 80 mm d’épaisseur. Les paramètres des plissements à l’échelle de l’éprouvette sont donc obtenus par une conversion d’échelle présentée sur le tableau 42 : La valeur des paramètres est choisie en fonction des données Adwen mais aussi des possibilités de mise en œuvre. En effet il est très difficile de reproduire un plissement expérimentalement, de façon reproductible d’une plaque à une autre.

Procédé de mise en forme

Il existe plusieurs techniques pour créer expérimentalement un plissement mais il n’en existe qu’une seule qui permet de reproduire le même type de défaut sur plusieurs plaques pour une stratifié prépreg avec une bonne répétabilité. La mise en œuvre des plaques stratifiées avec un plissement se fait à l’aide d’une bande transversale placée au niveau souhaité de l’empilement. La bande transversale se fait avec le tissu prépreg lui-même et son placement est illustré sur la figure 76. Les plaques avec plissement réalisées en étuve présentent des défauts conformes aux attentes avec un plissement qui forme une courbe en sinus. Un exemple de plissement est illustré sur la figure 77. Le plissement est facilement visible car les fibres qui composent la bande sont dans le sens transversal et ressortent sous forme de cercle. Comme illustré sur la figure 77, les plissements présentent des macro-pores sur les côtés de la face supérieure des plissements. Ces macro-pores se forment car le procédé de mise en forme est le procédé sous étuve. Le taux de porosité sur le pourtour du plissement est caractérisé lors de l’analyse d’image afin de quantifier la porosité qui pourrait interférer dans les essais mécaniques.

Pour savoir si l’influence de la porosité sera supérieure à celle du plissement, des plaques sous infusion avec fibres sèches sont mises en œuvre car ce procédé élimine la possibilité d’avoir des macro-pores. Ce sera plus difficile dans le cas où La figure 78 présente la coupe micrographique longitudinale d’un plissement mis en forme sous étuve. Il est bien dépourvu de macro-pores comme le montre la photographie micrographie ci-dessous. Il est possible de faire cette étude car celle-ci ne sera pas prise en compte dans l’étude numérique du projet. Le plissement numéroté 1 est le plus petit plissement avec une longueur théorique de 5,2 mm et une hauteur théorique de 0,26 mm. Les résultats sont énumérés dans les tableaux 43 et 44 et deux coupes micrographiques longitudinale et transversale d’un échantillon de ce plissement sont visibles sur les figures 79 et 80. La figure 80 de la coupe transversale montre bien les macro-pores le long du plissement, qui sont nombreux et de tailles plus ou moins variables.

Les valeurs des paramètres caractéristiques, à savoir la longueur et la hauteur de plissement, sont proches des valeurs théoriques souhaitées à l’échelle de l’éprouvette, énumérées dans le tableau 38 avec 6,09 µm de longueur moyenne et 2,8 µm de hauteur moyenne. Les variations pour ces paramètres sont assez faibles avec seulement 4% de coefficient de variation pour les 2 paramètres. Le 3ème paramètre caractéristique est la hauteur des plis déformés avec une moyenne de 2,1 µm soit une diminution de 27% par rapport à la hauteur du plissement ce qui signifie que l’angle de désalignement maximum des fibres diminue plus les plis sont proches de la surface. Le taux de porosité observé sur les bords du plissement est de 1,4% en moyenne.