3.2.1.1. Les études fractographiques

Comme on l'a déjà signalé dans la partie I, les préformes des textiles 3D, présentent

des difficultés dans l'exploitation expérimentales. La difficulté rencontrée dans les études

fractographiques est liée aux grands grammages des mèches des types 2, où les

dimensions des VER sont du niveau meso ou macro. La majorité des études

fractographiques sont réalisées in situ. On exposera en détail uniquement les études,

réalisées sur le type 1-H2, à l'échelle micro. Par contre, pour les autres types, on

présentera schématiquement les observations visualisées au cours des études

fractographiques suivi d'un tableau des mesures moyennes des caractéristiques

géométriques.

En ce qui concerne les abréviations, on adopte l'indices ''w'' pour la mèches chaîne

(warp), l'indice ''f'' pour la mèche trame qui présente un remplissage (fill) et les indices

''L'' et ''T'' pour désigner respectivement le sens chaîne (Longitudinal) et le sens trame

(Transverse).

a. Tisseur 1-Angle Interlock couche à couche, Type 1-H2

L'arrangement des mèches sens chaîne et sens trame est visualisé à travers la section

longitudinale (sens chaîne du tissage ou X) et la section transverse (sens trame du

tissage ou Y) présentées respectivement en figure III-18 et 19, obtenues par le MEB.

Pour les modélisations qui seront proposées par la suite, les paramètres géométriques du

tissage et leurs valeurs moyennes, sont issus de ces analyses.

On retient six paramètres:

 a

w

, h

w

, la largeur et la hauteur d'une mèche sens chaîne,

 a

f

, h

f

, la largeur et la hauteur d'une mèche sens trame,

 c

L

, la distance entre deux mèches trame adjacentes d'une même couche

 c

T

, la distance entre deux mèches chaîne dans deux couches adjacentes.

Les valeurs moyennes des six paramètres géométriques, sont présentées dans Le tableau

III-8. Ces valeurs seront une partie de la base de données de la modélisation analytique.

Chapitre 3: Validation des modèles

__________________________________________________________ 185

Modélisation du comportement élastique endommageable de matériaux composites à renfort tridimensionnel

Figure III-18 Section longitudinal du tisseur 1, Interlock Type1-H2 (MEB)

Figure III-19 Section transverse du tisseur 1, Interlock Type1-H2 (MEB)

Mesure moyenne* de paramètres géométriques sur les images du MEB

Mèche sens chaîne Mèche sens trame Distance entre mèche adjacente

Largeur Epaisseur Largeur Epaisseur Mèche trame Mèche chaîne

a

w

[mm] h

w

[mm] a

f

[mm] h

f

[mm] c

L

[mm] c

T

[mm]

1.90.11 0.180.03 1.70.06 0.280.03 0.40.12 0.20.08

* Valeur moyenne déterminée sur 100 mesures

186 __________________________________________________________

En plus de ces six paramètres, s'ajoute l'orientation des fibres des mèches dans les

deux sections:

 En section longitudinale, l'orientation des fibres de la mèche chaîne, le long de son

profil est déterminée, par une étude fractographique sur les spécimens. La valeur

moyenne des pentes, définie par l'angle  sur la figure III-18, est de 17.252.97

 En section transverse, l'orientation des fibres de la mèche trame, le long de son profil,

ont des valeurs plutôt faibles. L'étude fractographique sur les spécimens, a donné une

valeur moyenne de l'angle  de 5.7040.321, présenté sur la figure III-19.

Les analyses d'image on permis de:

 définir le VER composé de 8 mèches chaîne et 16 mèches trame.

 d'aider à choisir les modélisations géométriques du VER.

La figure III-20, montre les détails géométriques qu'il faut prendre en compte, dans la

modélisation. Les décalages des mèches chaîne et trame sur les trois directions de

l'espace donnerons la possibilité d'étudier l'effet de chaque décalage dans l'application du

modèle analytique. De ces observations, plusieurs cas de modélisation seront proposés.

Chapitre 3: Validation des modèles

__________________________________________________________ 187

Modélisation du comportement élastique endommageable de matériaux composites à renfort tridimensionnel

b. Tisseur 2-Angle Interlock couche à couche, Type 2-71-74

Les études fractographique ont permis de définir le VER par 12 mèches chaîne et 12

mèches trame. La structure interne comme le montre la figure III-21, ressemble

beaucoup à celle du tisseur 1. Par contre, les études fractographie ont montrés que la

mèche sens chaîne ne suit pas vraiment le profil d'un escalier et que les mèches trame

sont en position, de fort décalage sur l'axe Z. Pour cette raison, on proposera par la suite

deux formes géométriques pour le profil de la mèche chaîne, la première en forme

d'escalier et la seconde en forme ondulatoire.

En section transverse, on ne visualise pas de décalage entre les mèches chaîne sur

l'axe Y. Cet état est dû à la possibilité du serrage transverse.

Figure III-21 Analyse architecturale du Tisseur 2, Type 2-71 et 74

c. Tisseur 3-Angle Interlock couche - couche, Type 2-66

Ce tisseur présente une originalité architecturale définie à travers le tissage

couche - couche avec interception de mèche chaîne à travers un nombre pair égal à

deux, de mèche trame. Ce tisseur, dispose un arrangement de bobine de mèche

trame en forme de triangles isocèles. Or les analyses de fractographies présentées

dans la partie II, ont montré qu'après l'injection de la résine, les mèches sens trame

ne conservent pas ces positions. Elles sont décalées sur l'axe x par rapport à leur

position de référence. L'effet du décalage se ressent par le profil de mèche chaîne qui

n'est pas vraiment une ondulation comme le montre la figure III-22, mais une

combinaison de partie linéaire et de partie courbe.

Dans le but de trouver la géométrie la plus simple possible et la plus convenable

pour la prédiction des propriétés mécaniques, on a choisi de modéliser les positions

des mèches trame comme la position initiale du principe de tissage, par contre le

profil de la mèche sens chaîne sera modélisé par deux modélisations, dont une

188 __________________________________________________________

simpliste ne tenant pas compte des parties linéaires et une plus complexe tenant

compte des parties linéaires.

En section transverse, les analyses fractographiques montrent d'une part

l'existence d'une légère ondulation sur les mèches trame avec un léger décalage de

mèches chaîne dans la direction de l'épaisseur, et d'autre part que les mèches chaîne

d'un même pli se juxtaposent dans le sens Y. Le VER défini est constitué par 9

mèches sens chaîne et 14 mèches sens trame.

Figure III-22 Analyse architecturale du Tisseur 3, Type 2-66

d. Tisseur 4-Angle Interlock couche - couche, Type 2-69

Les analyses fractographiques présentées dans la partie II, ont montré un grand

décalage de position de mèche trame dans la direction X. Le profil de la mèche chaîne

ressemble tantôt à une ondulation et tantôt à une combinaison de parties linéaires

avec des parties courbes. On appliquera pour modéliser la mèche chaîne les deux

modélisations proposées pour le tisseur 3. On prévoit que la modélisation de

combinaison (courbure + linéaire), comme le montre la figure 23, soit la plus adaptée

par rapport aux résultats expérimentaux. Le VER de ce tisseur est le plus petit par

rapport aux VER des 3 tisseurs présentés précédemment. Il est composé de 6 mèches

sens chaîne et 8 mèches sens trame.

Chapitre 3: Validation des modèles

__________________________________________________________ 189

Modélisation du comportement élastique endommageable de matériaux composites à renfort tridimensionnel

Figure III-23 Analyse architecturale du Tisseur 4, Type 2-69

e. Tableau des mesures géométriques des interlocks type 2

Les mesures réalisées avec les études fractographies présentées dans la partie II

pour les interlocks types 2, sont groupées dans le tableau III-9. Ces valeurs seront la

base de donnée des caractéristiques géométriques du tissage.

Mesure moyenne* de paramètres géométriques par fractographie des types 2

Les 6 paramètres

géométriques [mm]

Tisseur 2 Tisseur 3 Tisseur 4

71 74 66 69

a

w

2.8 0.123 2.95 0.095 2.5 0.44 4.4706 0.3533

h

w

0.49 0.059 0.41 0.081 0.5625 0.0228 0.6471 0.0133

a

f

3.5 0.288 3.2 0.477 2.364 0.351 3.163 0.427

h

f

0.35 0.037 0.644 0.075 0.4583 0.053 0.5882 0.1084

c

L

2.822 0.2007 1.3 0.394 0.33 0.168 2.8235 0.5087

c

T

0.00 0.69 0.00 0.405 0.00 0.00 0.06

* Valeur moyenne déterminée sur 100 mesures

Tableau III-9 Propriétés géométriques des types 2

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