Compréhension des mécanismes d'adhésion dans un composite à matrice thermoplastique lors de sa mise en œuvre par consolidation en continu PDF Download
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Author: Hélène Lebrun
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ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 279
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Book Description
Les technologies de placement de plis ou d'enroulement filamentaire de composite à matrice thermoplastique avec consolidation en continu ont fait l'objet de nombreux travaux ces dernières années. Ces études ont porté principalement sur des composites à base de matrice thermoplastique semi-cristalline comme le poly(éther éther cétone) (PEEK) renforcée de fibres de carbone. L'objectif de la thèse est de déterminer les lois de comportement du composite fibres de carbone/matrice thermoplastique lors de la mise en œuvre afin de déduire quelle étape gouverne le processus de soudage et quels sont les paramètres procédés et matériaux influençant sa durée. Dans ce but, les principales propriétés de la matrice utiles à l'étude ont, dans un premier temps, été déterminées. Une attention particulière a été portée sur la dégradation thermique. Les analyses en thermogravimétrie ont ainsi permis d'évaluer sa cinétique de dégradation. Dans un deuxième temps, les mécanismes de contact intime et d'autohésion, responsables du soudage, ont été étudiés à partir de modèles. Pour cela, les mesures de rugosité de surface et de viscosité ont été intégrées au modèle de contact intime. Le temps de diffusion de la matrice a été déterminé par rhéologie puis intégré au modèle d'autohésion. Enfin, l'influence des paramètres procédé (temps, température et pression) et matériau (masses molaires et rugosité) sur les mécanismes de formation de l'interface et ses performances mécaniques a été évaluée expérimentalement par des tests d'adhérence (clivage et pelage) et comparée aux modèles.
Author: Hélène Lebrun
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 279
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Book Description
Les technologies de placement de plis ou d'enroulement filamentaire de composite à matrice thermoplastique avec consolidation en continu ont fait l'objet de nombreux travaux ces dernières années. Ces études ont porté principalement sur des composites à base de matrice thermoplastique semi-cristalline comme le poly(éther éther cétone) (PEEK) renforcée de fibres de carbone. L'objectif de la thèse est de déterminer les lois de comportement du composite fibres de carbone/matrice thermoplastique lors de la mise en œuvre afin de déduire quelle étape gouverne le processus de soudage et quels sont les paramètres procédés et matériaux influençant sa durée. Dans ce but, les principales propriétés de la matrice utiles à l'étude ont, dans un premier temps, été déterminées. Une attention particulière a été portée sur la dégradation thermique. Les analyses en thermogravimétrie ont ainsi permis d'évaluer sa cinétique de dégradation. Dans un deuxième temps, les mécanismes de contact intime et d'autohésion, responsables du soudage, ont été étudiés à partir de modèles. Pour cela, les mesures de rugosité de surface et de viscosité ont été intégrées au modèle de contact intime. Le temps de diffusion de la matrice a été déterminé par rhéologie puis intégré au modèle d'autohésion. Enfin, l'influence des paramètres procédé (temps, température et pression) et matériau (masses molaires et rugosité) sur les mécanismes de formation de l'interface et ses performances mécaniques a été évaluée expérimentalement par des tests d'adhérence (clivage et pelage) et comparée aux modèles.
Author: Célia Nicodeau
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 203
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Book Description
Nos travaux se sont intéressés au soudage de matériaux composites à matrice thermoplastique avec une application au procédé de consolidation en continu " Drapcocot " développé dans l'industrie aéronautique. L'objectif est de comprendre les mécanismes physico-chimiques qui interviennent lors de la consolidation du matériau APC-2 (fibres de carbone/PEEK) afin de pouvoir modéliser puis optimiser le procédé. L'originalité de l'étude a été de développer une modélisation thermique du procédé à l'échelle de la pièce composite et de mener simultanément une étude approfondie des phénomènes à l'échelle macromoléculaire. La modélisation thermique du procédé en 2D permet de simuler la consolidation d'un pli quels que soient les paramètres du procédé. Le modèle prend en compte les échanges de chaleur par conduction et par convection ainsi que les phénomènes de fusion et de cristallisation du matériau pour lesquels les cinétiques ont été identifiées par des essais d'analyse enthalpique différentielle. En ce qui concerne la dynamique des chaînes macromoléculaires, le temps de reptation, relatif à la diffusion du PEEK au niveau de l'interface, a été approché grâce à des essais rhéologiques. Quand à la dégradation thermique du PEEK, nous avons montré que le mécanisme de dégradation prépondérant est la réticulation du polymère. En couplant ces différentes approches, nous sommes désormais capables de prédire l'efficacité de la consolidation en fonction des paramètres du procédé. Dans le diagramme Vitesse de dépose-Température des torches du procédé, les limites imposées par les différents phénomènes physiques antagonistes sont données par des courbes "iso-diffusion" et "iso-dégradation". Ces simulations ont été confrontées aux expériences en terme de tenue mécanique de l'interface soudée. Cette cartographie Temps-Température du soudage en continu nous a permis d'expliquer dans quelle voie l'amélioration du procédé doit se faire pour que la consolidation soit optimale.
Author: Lisa Feuillerat
Publisher:
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Category :
Languages : fr
Pages : 194
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Book Description
L'utilisation de préformes carbone/PAEK pour l'élaboration de composites à matrice thermostable permet de pallier la difficulté d'imprégnation des renforts fibreux. Néanmoins, la mise en œuvre de ces préformes nécessite d'appliquer des températures élevées pouvant activer des mécanismes de dégradation par scissions de chaînes et réticulations. Ainsi, ces travaux de thèse portent sur l'influence de la dégradation des matrices PAEK, et plus particulièrement PEEK, sur la consolidation de composites structuraux à partir de préformes comêlées. Ces préformes sont constituées d'un assemblage homogène de multi filaments polymères distribués au sein des mèches de renfort. La stabilité du PEEK a été analysée aux différents stades de fabrication, du produit brut jusqu'à la préforme, afin d'établir la relation entre les transformations successives dans les procédés, l'intégrité de la matrice et le comportement durant la consolidation. Tout d'abord, la consolidation par thermocompression de semi-produits constitués de fils comêlés carbone/PEEK a été étudiée. Diverses techniques de caractérisation ont été utilisées afin de déterminer les modifications subies par la matrice des préformes. L'impact de ces modifications sur sa cinétique de dégradation à l'état fondu ont été caractérisées et ont permis de mettre en évidence une forte influence de l'étape de filage nécessaire à la préparation des préformes comêlées. Des fils de PEEK ont alors été fabriqués afin d'étudier l'influence des différentes étapes clés du procédé sur l'intégrité du PEEK lors de sa transformation à l'état fondu. L'analyse de fils prélevés à différents stades du procédé a permis de révéler l'effet majeur des additifs ajoutés lors de la transformation sur la stabilité des matrices. Afin de rendre compte de l'effet de la dégradation sur la consolidation des préformes carbone/PEEK, un modèle d'imprégnation intégrant une loi de comportement visqueuse thermo-cinétique a ensuite été développé. Ce modèle permet de prédire l'évolution du taux de porosités durant la consolidation des préformes faites de fils comêlés, tout en intégrant la dégradation de la matrice PEEK. Enfin, une étude préliminaire du couplage entre la diffusion d'oxygène et la réaction de réticulation du PEEK dans un rhéomètre a été initiée. Cette analyse discute l'impact du facteur de forme de la matrice PEEK à l'état fondu sur la cinétique de dégradation.
Author: Quentin Benard
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 223
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Book Description
Ce travail financé par un projet européen FEDER, la région haute Normandie et la société AIRCELLE (groupe SAFRAN), a pour but la compréhension des phénomènes régissant les assemblages composites collés. Le premier chapitre est composé d'une étude bibliographique des différents phénomènes d'adhésion. Le chapitre suivant porte sur la présentation des matériaux utilisés, leur mise en œuvre, ainsi qu'un descriptif des techniques de caractérisation de surface. Puis le troisième chapitre apporte les premiers résultats concernant l'influence de la mise en œuvre et des fibres de renfort. Le quatrième et cinquième chapitre étudiera les traitements de surface par tissu à délaminer et laser excimère. Pour finir, le sixième et dernier chapitre a pour objectif d'appréhender les problématiques de vieillissement des assemblages collés. Enfin, la conclusion regroupe de façon concise l'essentiel des résultats probants de la thèse.
Author: Damien Larivière
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 170
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Book Description
Le développement de nouveaux composites co-mêlés à fibres continues et matrice thermoplastiques de grande diffusion verre/PP a apporté a priori une solution technologique, économiquement satisfaisante, aux problèmes de conservation, de mise en œuvre, de fragilité voire de recyclage des composites thermodurcis. Cependant, la jeunesse de ces nouveaux matériaux constitue paradoxalement un frein à une utilisation industrielle plus large, du fait d'une maîtrise imparfaite de leur comportement, notamment pour ce qui est du rôle de l'interface fibre/matrice. Le programme de recherche développé dans le cadre de ce travail a permis de préciser la sensibilité de diverses méthodes expérimentales (traction transversale, mécanique de la rupture, émission acoustique, fractographie) au paramètre 'interface', de mettre en évidence, d'une part, certaines grandeurs caractéristiques susceptibles d'être influencées de manière conséquente par une modification de la qualité interfaciale dans des proportions dépassant parfois 100% et, d'autre part, les effets séparés et couplés d'ensimages des renforts et de couplage de la matrice en termes de niveau d'adhésion fibre/matrice. Il est apparu en particulier qu'il était économiquement plus intéressant de porter les efforts de développement sur les ensimages des renforts plutôt que sur le couplage des matrices. A été mise en évidence, en outre, une instabilité du réseau physico-chimique constituant l'interphase entraînant la variation du comportement mécanique macroscopique du matériau au cours du temps dans des proportions significatives. Enfin, l'application de la mécanique de la rupture en mode I a permis de séparer les mécanismes d'amorçage et de propagation de fissures sur lesquels la qualité de l'interface/interphase a une influence spécifique.
