Réparation de composites à matrice thermoplastique en utilisant la soudure par induction

Résumé

Les composites à matrice thermoplastique (TPC) sont utilisés dans l’industrie spatiale depuis un nombre d’années. Une des applications les plus célèbres des TPC est le Canadarm2, le bras robotique de la Station spatiale internationale, qui est en service depuis 2001. La durée de vie initiale prévue était de 10 ans, cependant, puisque Canadarm2 joue encore un rôle très important dans les missions courantes, il est maintenant question d’augmenter sa durée de vie jusqu’en 2028. L’orbite terrestre basse est maintenant pollué de millions d’objets artificiels résultant de décennies d’exploration spatiale. Les probabilités d’un impact entre un debris orbital et une structure spatiale sont plus élevées que jamais. Cette étude présente le développement d’une méthode de réparation pour des endommagements par hypervélocité sur la structure de Canadarm2. Étant donné que les composites à matrice thermoplastique peuvent être mis en forme plus d’une fois, nous utilisons le soudage par induction pour réparer les stratifiés endommagés. Un procédé de soudage par induction permettant de réparer une grande surface a été développé. Cette méthode permet de souder un patch sur une zone endommagée de manière continue en déplaçant la pièce endommagée sous une bobine d’induction. Les stratifiés endommagés avec un impact en hypervélocité montrent une rigidité résiduelle en flexion de 75 % et 45% comparé à des stratifiés intacts pour les endommagements d’entrée et de sortie respectivement. Après réparation avec un patch quasi-isotrope huit plis [0, 90, ±45]s, l’endommagement secondaire montre une rigidité en flexion de 300% compare à un laminé intact et une force maximale en flexion de 130% comparé à un laminé intact. Finalement, un modèle par élément finis d’un laminé intact et d’un patch a été développé. Le modèle du laminé intact converge vers une rigidité avec une erreur de 3% par rapport aux résultats expérimentaux. Le modèle d’un laminé intact et d’un patch converge vers une rigidité avec une erreur de 2% comparé aux résultats expérimentaux. Étant donné l’augmentation de rigidité des stratifiés réparés, différents empilements de patch peuvent être étudiés en utilisant le modèle. Ceci permet de déterminer un empilement de patch idéal qui donnerait aux stratifiés réparés des propriétés mécaniques similaires à celles d’un laminé intact.

Date	8 juin 2018
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Martine Dubé (Directeur(-trice)) & Marie-Laure Dano (Codirecteur(-trice))