Contribution à l’élaboration de préformes textiles pour le renforcement de réservoirs souples

par Boris Duchamp

Thèse de doctorat en Mécanique, Energétique et Sciences des matériaux

Sous la direction de Damien Soulat et de Xavier Legrand.

Soutenue le 17-10-2016

à Lille 1 , dans le cadre de École doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Lille) , en partenariat avec Laboratoire de génie et matériaux textiles (Roubaix, Nord) (laboratoire) .


  • Résumé

    Le dimensionnement des réservoirs pour l’aéronautique s’appuie sur les niveaux de performance à satisfaire par rapport aux certifications décrites dans la norme MIL-DTL- 27422-E. Ces performances sont évaluées entre autre sur la capacité d’auto-obturation par un test balistique mais également pour la tenue au crash par un « drop –test ». Dans le cadre de ce test le réservoir, rempli, est lâché en chute libre d’une certaine hauteur et vient heurter le sol rigide, l’intégrité (sans fuite) du réservoir devant être préservée. Les réservoirs flexibles sont constitués de trois composants majeurs : une couche interne au contact du fluide, une couche principalement dédiée à la fonction auto-obturant, et un certain nombre de plis d’élastomères renforcés par des textiles pour les propriétés anti-crash. La démarche d’allègement conduit à repenser la conception de ces réservoirs tout en conservant les taux de performance, relativement à ces spécifications. Pour ce faire, c’est principalement la couche la plus lourde, composée par les textiles enduits, qui est à optimiser. Ces travaux de thèse s’intègrent dans ce contexte, dans le cadre du projet FUI Balloo, et ont pour objectif de diminuer le nombre de plis, en incorporant des structures de renforts textiles (exosquelette) autour des réservoirs souples. L’élaboration par tressage de ces structures textiles, la caractérisation géométrique mais également mécanique en traction uniaxiale de ces renforts ont constitué le cœur des développements réalisés. Dans ces travaux, le procédé de tressage est positionné relativement aux autres technologies d’élaboration des renforts textiles. Grâce au métier à tresser disponible au laboratoire GEMTEX (EA n°2461 ENSAIT), et par la maîtrise des paramètres procédés, diverses configurations de tresses ont pu être élaborées. Une démarche expérimentale de caractérisations des propriétés géométriques et mécaniques de ces structures tressées a été conduite et a été associée à une approche de modélisation de ces caractéristiques. Enfin ces structures tressées, assemblées sur un prototype de réservoir ont aussi fait l’objet de tests à cette échelle.

  • Titre traduit

    Contribution to the elaboration of textiles structures for the strengthening of flexible bladders


  • Résumé

    The dimensioning of the aircraft tanks is based on the performance levels to satisfy with respect to certifications described in MIL-TLD-27422-E. These performances are evaluated among others on the self-sealing capacity by a ballistics test but also for crash resistance by a "drop -test." For this test the tank, filled, is dropped in free fall from a height and hits the rigid ground, the integrity (without leakage) of the tank has to be preserved. Flexible tanks are consisted of three major components: an inner layer in contact with the fluid, a layer mainly dedicated to the self-sealing function, and a number of layers of elastomeric reinforced fabric for anti-crash properties. The lightweight approach led to rethink the design of these tanks while maintaining the performance levels in relation to these specifications. To do this, it is mainly the heavier layer, composed of coated textiles, which is to be optimized. This thesis work is part of this context, in the FUI Balloo project and aim to reduce the number of layers, incorporating textile reinforcement structures (exoskeleton) around bladders. The development of these textiles by braiding structures, the geometric characterization but also mechanical in uniaxial tension of these reinforcements have been the heart of the developments made. In this work, the braiding process is positioned relative to other textile reinforcements elaboration technologies. With the braider machinery available in laboratory GEMTEX (EA No. 2461 ENSAIT), and by a control of the process parameters, various braids configurations have been developed. An experimental approach of geometrical and mechanical properties characterization of these braided structures was conducted and was associated with a modeling approach of these characteristics. Finally these braided structures, assembled on a prototype tank were also tested on this scale.


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