Analyse expérimentale de la saturation des milieux fibreux à double échelle de pores : application à la mise en oeuvre des matériaux composites par procédé RTM

Experimental analysis of the saturation in dual scale porous media : application to the injection of composite materials by RTM process

• Auteur / Autrice : Sébastien Guéroult
• Direction : Joël Bréard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Le Havre

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pression -- Mesure

Perméabilité

Porosité

Composites

Mots clés libres

Saturation

Résumé

L’objectif de cette thèse est de contribuer à une meilleure compréhension des mécanismes d’imprégnation en milieux fibreux à double échelle de pores. Comme tout procédé consistant en une injection de liquide dans une préforme fibreuse, le procédé RTM est susceptible de générer des défauts de type vide. Ces défauts peuvent provoquer un abattement des propriétés mécaniques finales. Afin de répondre à cette problématique de création de vides en cours d’infiltration, des dispositifs expérimentaux originaux ont été mis au point pour mesurer la saturation dans des milieux fibreux. Des capteurs ont été développés, basés sur les propriétés électriques des matériaux : la conductivité et la permittivité. Les résultats obtenus montrent une dépendance de la saturation vis-à-vis du nombre capillaire. Différents mécanismes de création et de transport des vides ont ainsi pu être analysés. Ces données ont ensuite été corrélées aux mesures de pression en fonction de la position. L’évolution de la pression capillaire a été prise en compte en fonction du nombre capillaire pour caractériser au mieux les infiltrations étudiées. L’ensemble des données obtenues sur la saturation et la pression sont combinées pour proposer une nouvelle analyse de la perméabilité des milieux fibreux à double échelle de pores. Deux notions de perméabilité sont validées, à savoir la perméabilité géométrique en tant que caractéristique intrinsèque de la préforme et la perméabilité relative comme caractéristique dépendante de la saturation.

The objective of this thesis is to contribute to a better understanding of the mechanisms during the impregnation in a dual scale porous media. As any process consisting in an injection of liquid into a fiber preform, RTM process is prone to have void type defects. Those defects may lead to a reduction of the final mechanical properties. To address this problem of void creation during infiltration, original experimental devices have been designed to measure the saturation in fibrous media. Sensors have been developed based on the electrical properties of materials: conductivity and permittivity. The saturation results show a dependency with the capillary number. Different mechanisms for the creation and transport of voids have been highlighted. These data are then correlated with pressure measurements. The evolution of the capillary pressure as a function of the capillary number has been introduced to characterize properly the impregnations. The correlation of all the data concerning saturation and pressure allows us to propose a new analysis of the permeability in dual scale porous media. Two concepts of permeability are defined: the geometric permeability as an intrinsic characteristic of the preform and the relative permeability as a function of the saturation.