Caractérisation expérimentale des préformes 3D en fibres de carbone assemblées à l’aide du procédé de couture « One Sided Stitching » dédiées à la fabrication des pieces composites aéronautiques

Résumé

La présente étude vise à étudier l'effet de la couture structurelle de préformes en fibre de carbone, produite en utilisant la technique du "One Sided Stitching", sur le comportement mécanique des préformes sèches pour produire des composites ayant la forme finale de la pièce. La couture structurale utilisée ici ne signifie pas seulement que les fils de couture viennent consolider les plis mais forment des renforts transversaux en créant des liaisons entre les éléments de la préforme. Un tel travail n'était pas aussi largement couvert jusqu'à présent; contrairement aux etudes réalisées sur les préformes tissées ou tressées. La technique de couture utilisée dans cette etude est considérée comme un processus de préparation de préforme rapide dans lequel des fils ou des couches sont disposés le long de directions sélectionnées dans le plan puis attachés ensemble selon des trajectoires prédéfinies au moyen d’une aiguille de couture qui vient pénétrer dans la préforme. Ces préformes cousues en fibres de carbone à travers l'épaisseur sont développées et optimisées pour une utilisation dans la fabrication de structures composites pour des applications aéronautiques. Il a été démontré que plusieurs tissus textiles 3D, en particulier des préformes cousues, présentent un fort potentiel de fabrication à coût moins élevé et de hautes performances des structures composites finales avec une bonne tolérance aux dommages et une bonne intégrité structurelle (Ogale, 2007). Lorsque l'on compare des etudes menées sur les mêmes renforts, il semble que parfois des contradictions apparaissent; certaines études affirment que le processus de couture n'affecte pas ou peut améliorer légèrement les propriétés dans le plan, tandis que d'autres révèlent que les propriétés sont dégradées par une aiguille qui crée de légères déviations et brise les fils autour des points d'impact. Dans ce mémoire, la technologie utilisée pour produire les préformes est discutée avec les résultats saillants obtenus par des essais mécaniques dans divers scénarios de chargement. Les essais mécaniques réalisés ici incluent la compaction, le cisaillement dans le plan et la flexion simple courbure ont été menées sur des préformes sans couture et d’autres cousues. Le comportement mécanique a été investigué en fonction des paramètres de couture (densité de point, motif de couture) pour mieux comprendre le comportement des renforts secs pendant le processus de formage lors du procédé du moulage par transfert de résine assisté par vide (VARTM). Il a été démontré que les configurations et les densités de couture affectent le comportement en compaction des préformes conduisant à une diminution de la fraction volumique des fibres. A partir des essais de cisaillement et de flexion, il a été constaté que la couture montre un effet minimal sur la réponse des préformes cousues par rapport aux tissus non cousus. Ce comportement en cisaillement et en flexion confère aux préformes la capacité d’épouser des formes complexes telles que les raidisseurs en T fabriqués dans le cadre du projet CRIAQ COMP-501.

Date	5 juin 2018
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Simon Joncas (Directeur(-trice)) & Francois Robitaille (Codirecteur(-trice))