Essais & Simulations n°115

Dossier Matériaux
Essais et Modelisation
IW) et Didier Trallero (Eurocopter). « Pour représenter les
phénomènes de fatigue dans les pièces composites, il est
important de considérer les phénomènes d’endommagement
de la matrice et leur influence sur la rupture des fibres. En
parallèle il est nécessaire de prendre en compte l’effet des
gradients de déformation ».
Jerôme Limido, docteur-ingénieur chez Impetus AFEA, expose
la méthode développée pour l’analyse des mécanismes
de coup de bélier hydrodynamique sur des réservoirs en
composites. « L’originalité de notre approche réside dans
la modélisation mixte SPH-FEM, basée sur un couplage de
méthodes sans maillage à l’aide de SPH (Smoothed Particle
Hydrondynamic) et d’éléments finis iso-géométriques d’ordre
élevé », explique-t-il.
Prendre en compte les procédés de fabrication
Les procédés de mise en œuvre des matériaux composites
sont nombreux et complexes : moulage au contact, par projection,
enroulement filamentaire, RTM, LRI, etc. Toutefois
leur industrialisation est encore récente, ce qui engendre de
nombreuses difficultés quant à la prédictibilité des résultats.
La présentation de Philippe Martiny, Team Leader Composite
Structures and Processes au Cenaero, traite de la prédiction
des déformations en sortie de cuisson en vue la compensation
du moule. « Dans certaines applications, en particulier
pour les pièces de grande longueur que l’on rencontre dans
l’aéronautique ou le naval, cette différence n’est pas acceptable
et il convient de corriger la forme du moule afin de compenser
ces déformations » explique-t-il.
Bundi Donguy, ingénieur d’applications chez Hutchinson R&D
présente une méthode de modélisation pour le calcul mécanique
des pièces composites en thermoplastiques renforcées
de fibres. La méthode prend en compte les caractéristiques
matériaux (orientation des fibres) induites par le procédé de
fabrication des pièces par injection, dans les calculs mécaniques
de structures. « Pour cette étude, nous avons utilisés
plusieurs logiciels du commerce en raison de la complexité
des modélisations (viscoélasticité, EVP, crash...). Une des
difficultés consiste à bien mapper le maillage d’injection et le
maillage de structure », ajoute-t-il.
Composites et écoconception : où en est‐on vraiment ?
Plusieurs procédés existent aujourd’hui comme la solvolyse, la
thermolyse et le broyage. Des travaux de recherche sont prévus
dans les années à venir pour préparer des résines directement
solvolisables. On réfléchit également à une extension de
la durée de vie des matériaux de façon à réduire le recyclage.
Composites et simulation numérique : quels challenges
pour les logiciels de demain ?
Comme largement débattu au cours de la journée, plusieurs
challenges sont à considérer : la nécessité d’une approche
multi-échelle, la prise en compte globale conception-analyse-fabrication,
et l’intégration de la simulation numérique à
tous les niveaux de la pyramide depuis la caractérisation des
matériaux jusqu’à la certification. Mais le principal challenge
réside sans doute dans une approche méthodologique spécifique
appuyée sur des outils logiciels dédiés, seule démarche
capable de fournir une réponse appropriée plus intelligente que
le simpliste (et erroné) black metal. Les logiciels du commerce
ont clairement pris conscience de ces aspects et ont, pour une
part, intégré des outils spécialisés permettant une modélisation
appropriée des structures multicouches et intégrant des lois de
comportement propres. Il reste sans doute encore beaucoup à
faire pour que les utilisateurs se sentent en confiance dans leur
utilisation et leur mise en œuvre.
Réalisé par notre partenaire NAFEMS
Perspectives
S’il est certain que les matériaux composites prennent une
place croissante dans les produits et les secteurs industriels
modernes, il est tout aussi sûr que le manque d’expérience,
de recul et de formation sont autant de difficultés auxquelles
les industriels doivent faire face pour leur mise en œuvre.
Alors, dans ce domaine encore jeune et en constante évolution,
quelles sont les perspectives pour les années à venir ?
Composites bi‐axiaux : une approche nouvelle pour
le développement des composites ?
Thierry Massard, directeur scientifique au CEA/DAM et CEO
de Think Composites, propose de porter un regard nouveau
sur la conception des composites avec une approche pragmatique
basée sur un minimum d’orientations (deux en général),
sur l’utilisation de couches élémentaires très minces, et
sur des constats d’homogénéisation qui s’affranchissent des
règles de symétrie des empilements.
Essais & Simulations • OCTOBRE 2013 • PAGE 27