• Langue : Français
• Discipline : Mécanique, Energétique, Matériaux
• Identifiant : 2019LILUI110
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 13/12/2019

Résumé en langue originale

Cette thèse porte sur l’étude du comportement mécanique des préformes textiles sèches en verre et carbone renforcées dans l’épaisseur pour des applications composites épaisses de forme complexe. La technique de renforcement par piquage dans l’épaisseur a été choisie pour ses avantages par rapport aux autres technologies de renforcement dans l’épaisseur. Des préformes en verre (armure toile) et carbone (armure satin 5) à différents nombre de plis, renforcées par un fil de carbone et selon des différents motifs de piquage (0°, 90° et 0°/90°) ont été réalisées grâce à une machine de piquage développée au sein du laboratoire et adaptée aux exigences de la thèse. Ces préformes ont servi de supports à une démarche d’identification du comportement mécanique par le biais d’essais élémentaires en traction uni-axiale, flexion et cisaillement plan. Cette partie de l’étude a permis de comprendre les contributions des différents motifs de piquage sur les propriétés mécaniques des préformes piquées en comparaison avec celles non piquées. Une comparaison sur l’influence du renforcement par piquage de ces deux types de renforts a été menée selon les mécanismes de déformation et les contributions du fil de piquage dans le plan. Associées à ces essais élémentaires, l’influence de l’apport du piquage sur les propriétés mécaniques à la déformabilité lors de l’étape de préformage par emboutissage a été analysée sur deux types de stratification en carbone : [0°/90°, -45°/+45°] et [0°/90°, -45°/+45°]2. L’étude s’est basée sur l’évaluation de la force maximale d’emboutissage, l’avalement maximal, les cartographies d’angles de cisaillement ainsi que les défauts apparents au cours de cette étape de préformage qui a été menée à deux pressions différentes de serre-flan (0,05 et 0,2 MPa). En conclusion, les résultats montrent qu’un piquage localisé au niveau des zones les plus sollicitées en emboutissage prend un intérêt considérable et présente un compromis entre les propriétés mécaniques dans le plan et hors plan : faible force d’emboutissage, faible avalement, plus de déformabilité du renfort fibreux et absence des défauts structuraux.

Résumé traduit

This thesis deals with the study of the mechanical behavior of thickened glass and carbon dry textile preforms for thick composite applications with complex shapes. The Through-the-Thickness Reinforcement technique by tufting was chosen because of its advantages over other 3D reinforcement technologies. Glass (plain weave) and carbon (5H satin weave) preforms with different number of plies, reinforced by a carbon thread and according to different tufting patterns (0°, 90° and 0°/90°) were performed by a tufting machine developed within the laboratory and adapted to the requirements of the thesis. These preforms served as a support for an identification approach of the mechanical behavior by means of elementary tests in uniaxial tensile, bending and in-plane shear. This part of the study made it possible to understand the contributions of the different tufting patterns on the mechanical properties of tufted preforms in comparison with those un-tufted. A comparison on the influence of tufting reinforcement of the plain and 5H satin weaves respectively with glass and carbon fibers was conducted according to the deformation mechanisms and the contributions of the tufting thread. Associated to these elementary tests, the influence of tufting on the out-of-plane mechanical properties during the stamping preforming stage was analyzed on two types of carbon stratification: [0°/90°, -45°/+45°] and [0°/90°, -45°/+45°]2. The study was based on the evaluation of maximum punch force, maximum material draw-in, shear angle mapping, and apparent defects during the forming step which was conducted at two different blank-holder pressures (0.05 and 0.2 MPa). In conclusion, the results show that a localized tufting at the most stressed areas for stamping takes a considerable interest and presents a compromise between the in-plane and out-of-plane mechanical properties: low punch force, low material draw-in and more deformability of the preform with no structural defects.