Validation expérimentale

Ce chapitre est dédié à la validation expérimentale de l’étude numérique précédente qui a servi à mettre en évidence l’avantage d’une structure pseudo-périodique pour un composite 1-3 par rapport à l’habituelle structure régulière. La fabrication de ce nouveau composite 1-3 est détaillée dans un premier temps, suivie du protocole de mesure pour évaluer ses performances. Dans un second temps, l’outil de caractérisation développé dans le chapitre 4 est utilisé pour obtenir les bonnes propriétés des phases piézoélectrique et polymère des composites. Cela permettra de simuler plus précisément leur comportement afin de contrôler l’étude par amincissement qui sera faite. Cette étude est le résultat final de cette partie qui compare les performances de la nouvelle structure pseudo-périodique avec les structures équivalentes régulières.Bien que le principe de la méthode a été déjà expliqué dans la section 2.2.2, nous détaillons ici les paramètres spécifiques pour la fabrication du composite pseudo-périodique de proportion N = 3. Les explications s’appuient sur les étapes décrites sur la Figure 7.1 où le matériau piézoélectrique est représenté en violet et la résine en bleu.Deux empilements de départ qui alternent une couche piézoélectrique et une couche de polymère sont préparés. Il s’agit en fait de 2 composites piézoélectriques de connectivité 2-2. Pour l’un, c’est une succession de couches de même épaisseur a et pour l’autre, la couche de polymère vaut a/N alors que la couche piézoélectrique a toujours une épaisseur a. Cela est illustré dans le cadre 0 de la Figure 7.1. Il s’agit évidemment des paramètres a et N précédemment définis dans le chapitre 6. La dimension h conditionne l’épaisseur finale du composite 1-3. Quant à la hauteur des empilements L, ce sera une des dimensions de la surface du composite final. Pour les explications données ici sur la méthode de fabrication, des couches de polymère sont considérées. Cependant, dans la réalité, des cales sont placées entre les couches de matériau piézoélectrique. Puis la résine époxy, à l’état liquide, est versée entre ces couches avant qu’elle ne polymérise et ne devienne solide.

FABRICATION ET PROTOCOLE DE MESURE DES ÉCHANTILLONS

Cette opération de base effectuée pour la 1 empilement de départ. Les cadres 3 et 4 montrent encore la succession de 2 actions similaires pour finalement, après un nombre suffisant d’empilements, obtenir le composite final du cadre « Fin ». Comme annoncé, la dimension h est l’épaisseur du composite et la hauteur L des empile- ments de départ est une des dimensions de la surface. L’autre dimension, notée d, dépend de la longueur de départ d ×1 mm sont achetées. Un premier empilement visible sur la Figure 7.2.a) est fait avec 28 couches piézoélectriques d’épaisseur 1 mm espacés de 0,33 mm pour verser la résine par la suite. De la même manière, l’em- pilement de la Figure 7.2.b) est réalisé mais avec 19 plaques piézoélectriques espacés de 1 mm. La résine époxy E501 [4] est donc versée dans ces espaces pour former des volumes de 12,7×12,7 mm ×0,33 mm. Finalement, deux empilements de 37,14 mm de hauteur nécessaires à la fabrication du composite pseudo-périodique sont créés. Le composite piézoélectrique de connectivité 1-3 à structure pseudo-périodique est alors obtenu comme le montre les photos de la Figure 7.2.c) et d).

En prenant les paramètres de départ L=37,14 mm, h=12,7 mm et d=12,7 mm, les dimensions finales du composite sont L=37,14 mm, h=12,07 mm et d=22,49 mm à cause des pertes de matières dues à la découpe. En effet, à chaque découpe de tranche dans un empilement, 0,3 mm de matière est perdue à cause de la largeur de la scie. Sur une largeur de d=12,7 mm, il n’est donc possible d’obtenir que 9 tranches de 1 mm. Une largeur d égale à 24 mm est donc attendue. Les différences entre les valeurs initiale et finale de h et les valeurs attendue et réelle de d sont donc dues à des pertes de matière et une re-découpe du composite final.En parallèle, les composites C13GP et C13PP définis dans le chapitre précédent sont fa- briqués avec les mêmes matériaux et par la méthode « Dice and Fill » [37]. Ils font 2,78 mm d’épaisseur et les valeurs de pas et de kerf diffèrent légèrement de ce qui a été calculé pour l’étude numérique dans le paragraphe.