Etude et optimisation d'un interface collé axisymétrique assurant la fermeture d'un réservoir composite sous pression et chargement thermique

par Pascal Amat

Thèse de doctorat en Génie mécanique

Sous la direction de D. GAY.

Soutenue en 1996

à Toulouse 3 .

mots clés

• Résines époxydes
• Interfaces (sciences physiques) -- Structure
• Assemblages collés
• Émission acoustique
• Matériaux -- Fluage

Résumé

L'ultrafiltration presente un caractere novateur dans le domaine de la distribution d'eau potable. Cette filtration, a l'echelle moleculaire, a necessite le developpement de dispositifs particuliers. Le module d'ultrafiltration etudie est constitue d'un tube en materiaux composites pourvu de deux plaques en resine epoxyde qui maintiennent les fibres filtrantes. La prevision de la tenue mecanique d'un tel ensemble est difficile car la reticulation de la resine est ni homogene, ni complete. Une modelisation numerique preliminaire et des mesures de deformation du module sous pression ont contribue a la mise en place d'un plan d'etude base sur la correlation d'une demarche experimentale et d'une modelisation adaptees. Nous avons teste la tenue mecanique de l'interface colle plaque/tube sur des maquettes moins couteuses que les veritables modules et faisant intervenir les memes materiaux. Les premieres mesures de deformees ont permis de concevoir un banc d'essais adapte. Ce dernier a ete realise, il permet de reproduire les phases de fonctionnement du module et d'effectuer des mesures extensometriques avec acquisition de donnees. La rupture de l'interface plaque/tube a ete observee sur ce banc, mais aussi par emission acoustique. La modelisation des differents aspects du comportement mecanique a necessite la recherche prealable des caracteristiques mecaniques de la plaque en resine et du tube bobine. Celles-ci ont ete determinees par recalages d'analyses modales experimentales et numeriques. Une modelisation par elements finis incompatibles a ensuite ete realisee et completee par des essais de rupture thermique a basse temperature controles par emission acoustique. L'ensemble des resultats experimentaux a permis de valider un critere de rupture, et de mettre en evidence l'influence de la temperature de transition vitreuse de la resine. Enfin, des solutions ameliorant les performances de l'assemblage colle plaque/tube ont ete developpees, modelisees et experimentees dans des environnements thermiques varies, et ont permis la recherche d'une configuration geometrique optimum de l'interface

Titre traduit

Study and optimization of an axisymmetric adhesive bonded interface ensuring the closing of a composite reservoir under pression and thermal loading

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