Analyse et simulation de la mise en forme de composites thermoplastiques

Analysis and simulation of thermoplastic composite sheet forming

• Auteur / Autrice : Anthony Cheruet
• Direction : Philippe Boisse
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des solides
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Orléans

Mots clés

Mots clés contrôlés

Composites thermoplastiques

Résumé

Les matériaux composites à fibres longues et à matrice thermoplastique sont des matériaux prometteurs car ils possèdent des propriétés mécaniques comparables à celles des composites à matrice thermodurcissable mais présentent des cycles de mise en forme nettement plus courts qui laissent envisager des productions de série. L'objectif est de disposer d'un outil de simulation de façon à définir la faisabilité d'une pièce pour des conditions extérieures données et pour un empilement prédéfini. Des essais expérimentaux ont mis en évidence les mécanismes principaux de déformation qu'il convient de modéliser et ont montré l'importance de la phase d'application de pression en fin de cycle de formage puisqu'elle garantit la fermeture des porosités aux interfaces. Dans le but de simuler cette phase, un élément de coque à pincement est défini et permet le calcul de la contrainte normale transverse. Le laminé est alors modélisé par un empilement de couches de coques et un critère de re-consolidation, basé sur cette contrainte normale, permet de la prédiction de la santé matière du produit jusqu'au terme du cycle de mise en forme. Enfin une modélisation du comportement en flexion d'un milieu fibreux est proposée. Elle s'appuie sur le calcul de l'énergie de déformation en flexion de chaque constituant de la structure modélisée et est appliquée au monopli. Ces deux éléments sont intégrés au code de mise en forme Pam Form et sont testés et validés sur plusieurs exemples représentatifs et sur des cas de mise en forme.