Influence de l'anisotropie sur les essais de flexion

2002/04/01 Andonegi Beristain, Garazi - Elhuyar Zientziaren Komunikazioa Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Materialak

Dans le but d'étudier l'influence de l'anisotropie, Faustino Mujika étudie le comportement des matériaux composites dans un projet soutenu par la Députation Forale de Gipuzkoa. Des résultats intéressants sur le module de coupe ont été obtenus à l'École universitaire d'ingénierie technique industrielle de San Sebastián.

Les matériaux anisotropes sont des matériaux qui modifient leurs propriétés en fonction de la direction. Les matériaux composites durcis par fibre longue sont anisotropes, car dans la direction des fibres (0º) apparaissent les propriétés mécaniques les plus élevées et les propriétés inférieures dans la direction perpendiculaire aux fibres (90º). Dans les orientations intermédiaires, les propriétés mécaniques sont variables par rapport à l'angle. Pour mesurer les propriétés de base de coupe des matériaux, Faustino a effectué des essais de flexion avec des échantillons à fibres orientées.

Pour la réalisation des essais de flexion, une méthode simple a été utilisée, consistant à placer l'échantillon de composite sur deux supports et ensuite appliquer une force centrale. Pour calculer la force maximale on étudie d'abord la résistance de coupe du composite. C'est-à-dire que dans les échantillons différentes forces sont appliquées jusqu'à trouver la force minimale qui produit la rupture. La force appliquée aux essais de flexion a été égale ou inférieure à un tiers.

Flexion et torsion

Lorsque l'échantillon est placé sur deux supports, lors de l'application de la force se produit le phénomène de flexion, à savoir l'échantillon adopte la forme de U. Il convient de noter, cependant, qu'en plus de la flexion se produit le phénomène de torsion. L'échantillon étant rectangulaire, un bord se lève du côté posé et l'autre du même côté supporte toute la force. De l'autre côté se produit le même phénomène, mais à l'extrémité opposée. Ainsi, l'échantillon se lève aux deux extrémités diagonales et ne se pose que sur les deux autres (voir figure).

Module de coupe

Le comportement mécanique des composites est défini par 9 constantes élastiques. La simplification des calculs ne prend en compte que quatre : EL, ET, ?LT et GLT ou module de coupe.

Les procédures de mesure EL, ET et ?LT sont établies, mais le problème est de calculer la valeur du module de coupe. Bien qu'il existe différentes méthodes de mesure, les résultats varient beaucoup selon la méthode. En outre, toutes ces méthodes comprennent des procédures d'essai non simples.

Les propriétés élastiques du matériau dépendent de la direction des fibres et des quatre constantes élastiques mentionnées ci-dessus. Les essais consistent à mesurer la force appliquée et le déplacement du point d'application, pour ensuite connaître les valeurs des trois autres constantes, libérer GLT de l'équation théorique.

Faustino a réalisé 50 essais dans différentes conditions en utilisant des échantillons de fibres de 15º, 30º, 45º, 60º et 75º, obtenant les mêmes résultats pour le module de coupe. En outre, la levée d'échantillons dans la direction 75e devrait être théoriquement 0, et a obtenu expérimentalement le même résultat. La théorie classique des poutres composites ne tient pas compte de l'influence de la torsion, mais selon le travail accompli on a observé l'importance de la torsion.

Le module de coupe était obtenu à partir d'essais complexes et d'interprétations simples, maintenant obtenu à partir de la réalisation d'un essai simple et d'une nouvelle interprétation théorique plus profonde.

Titre du projet:Analyse des propriétés de coupe sur des matériaux composites à fibres à une seule direction par essais de flexion. Objectif: Mesure de la rigidité et résistance à la coupe de matériaux composites. Directeur: Faustino Mujika Garitano. Équipement de travail:Matériaux + technologies dirigés par Iñaki Mondragon. Département: Génie chimique et génie mécanique. Faculté:Collège universitaire d'ingénierie technique industrielle. Financement Députation Forale de Gipuzkoa.