Évaluation des performances mécaniques de stratifiés carbone-époxy préformés à l'aide de la couture "one-sided"

Résumé

Le moulage par infusion sous vide se prête bien à la mise en forme de pièces en composites de formes complexes ou de grandes tailles, mais il y a un besoin criant d’automatiser le drapage des renforts secs pour que ce procédé rencontre les standards de qualité et d’efficacité de l’industrie aéronautique. Le préformage automatisé des renforts secs à l’aide de la couture « one-sided stitching » (OSS�) est une des techniques de préformage pouvant répondre à ce besoin. Toutefois, la couture peut altérer les performances mécaniques du stratifié et doit donc être utilisée judicieusement. L’objectif de ce mémoire consiste à évaluer les effets de la couture OSS� sur les performances mécaniques de divers stratifiés afin de formuler des recommandations pour en faire une utilisation idéale pour le préformage d’un panneau raidi. Pour ce faire, les caractéristiques et propriétés de stratifiés cousus sont comparées à celles de stratifiés référentiels (non cousus) à chacune des trois étapes de la démarche expérimentale. Durant la première étape, les effets de trois paramètres de mise en forme (c.-à-d. le pas de couture, la stratégie de moulage et l’orientation des coutures par rapport à la direction de chargement) sur les propriétés d’un stratifié quasi isotrope sont étudiés à l’aide d’une série d’essais physiques et mécaniques afin de sélectionner les paramètres de mise en forme optimaux pour la suite des travaux. Les résultats montrent que pour minimiser la surépaisseur et l’augmentation de la masse surfacique causées par la couture sans détériorer la résistance à la compression avec trou et la résistance à la compression après impact, le pas de couture doit être maximisé, la préforme doit être retournée entre le montage de couture et celui d’infusion sous vide de manière à ce que le dessus de la préforme soit placé contre le moule et finalement, les lignes coutures doivent être transversales à la direction de chargement. Durant la seconde étape, les effets de la couture OSS� sur les propriétés mécaniques statiques de trois types de stratifiés sont étudiés. Les résultats des essais de tension, de compression et de flexion montrent que la couture provoque une diminution de la résistance intralaminaire, une augmentation de la résistance interlaminaire et une augmentation globale de la rigidité. Durant la troisième étape, les effets de la couture OSS� sur la tolérance à l’endommagement de trois types de stratifiés sont étudiés. Les résultats des essais de compression avec trou, d’impact, de compression après impact et de propagation d’une fissure interlaminaire (Mode I) montrent que la couture augmente légèrement la résistance en présence de dommages, augmente l’énergie absorbée par le stratifié durant un impact et augmente drastiquement la résistance à la propagation d’une fissure interlaminaire. En se basant sur les divers effets de la couture OSS observés, des recommandations en ce qui a trait à l’usage idéal de la couture pour le préformage d’un panneau raidi sont établies. Il est notamment recommandé de (1) minimiser la densité de couture si le panneau est fortement sollicité dans le plan, (2) maximiser la densité de couture si le panneau est susceptible de subir un impact et (3) coudre le voile et la semelle du raidisseur le plus près de la nouille possible pour réduire le risque de propagation d’une fissure interlaminaire.

Date	15 janv. 2015
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Simon Joncas (Directeur(-trice))