Contribution a l'evaluation des contraintes internes dans les plaques composites générées par le thermodurcissement des matrices

par Roberto de la Cruz Centeno Lara

Thèse de doctorat en Génie civil et Sciences de l’Habitat

Sous la direction de Patrice Hamelin.

Soutenue en 1987

à Lyon, INSA , en partenariat avec LBS – Laboratoire des Bétons et Structures (Lyon, INSA) (laboratoire) .

mots clés

• Matériau composite | thermodurcissement | polymère | plaque composite | contrainte interne | modélisation | calcul numérique | cycle cuisson | viscosité| matériaux
• Construction mixte
• Déformations (mécanique)
• Cuisson (céramique)

Résumé

Le présent travail vise à apporter une contribution à l' évaluation des contraintes internes dans les plaques composites générées par le thermodurcissement des matrices. L'analyse bibliographique concernant la technologie de mise en œuvre des composite met en évidence les points suivants : la température, la viscosité et l'avancement de la réaction vont influencer les propriétés thermomécanique de la plaque pendant toute l'histoire de la cuisson. La détermination du champ thermique, de la viscosité et de l'avancement de la réaction passent par: la résolution de trois équations différentielles : la première équation correspond à l'équation de conduction de la chaleur, la deuxième équation correspond à l'avancement de la réaction, : la troisième est l'équation de la à partir d'une formulation des résidus pondérés et des discrétisations spatio-temporelles notre problème peut être résolu par une méthode implicite. Le système d'équations est résolu pas à pas. A chaque pas on calcule : la température, l'avancement de la réaction, la viscosité et (si le point de gel a été atteint) l'accroissement des contraintes dû au changement de température : La dernière étape de notre travail consiste à valider le modèle, cette validation est effectuée sur une matrice époxy avec un cycle de cuisson classique, nous analysons principalement l'effet de l'influence de la quantité de chaleur dégagée et le temps de gélification de la résine.

Titre traduit

= Contribution to estimate the curing stresses in composite laminates generated by hardening of a thermosetting matrix

Résumé

The aim of this study is a contribution tc estimate the curing: stresses of thermoset composite plates. The bibliographical :study of processing technology of thermoseting composite materials shows : the temperature, the viscosity and the degree of cure change the thermo-mechanical properties of the composite plate during the cure cycle. The general approach to the treatment of:thermal field, the viscosity and the degree of cure is through three differential equations : the unidirectional heat transfer equation, the chemo rheological equation and the rate of degree of cure equation. Solution to the thermo-chemical model is obtained by numerical: methods. By using a residual weighted technique and discrete' values at nodals points, we can obtain a implicit method of solution. The system equation is cure and the viscosity are calculated every step, furthermore, if the elation is attained, an increment t of thermal stress is carried. Finally a validation ' of our model is accomplished. This an epoxy matrix and a classical cure cycle. We analyse, principally, the influence of the amount of heat released and the gel time effect.