Les résultats précédemment développés sont adaptés à un procédé de tressage circulaire 2D en prenant l’hypothèse d’une trajectoire circulaire des fuseaux sur le plateau de tressage. Cette hypothèse est basée sur le fait que le mouvement sinusoïdal du fuseau autour du cercle moyen est négligeable. En considérant uniquement l’orientation des fils de tresse dans le plan de la préforme, on peut réaliser une analogie entre le procédé de tressage circulaire 3D et 2D. Dans le cas du tressage circulaire 3D le mouvement des fuseaux autour du cercle moyen peut être important et l’hypothèse d’une trajectoire circulaire des fuseaux sur le plateau de tressage non immédiate.
On peut noter que le mouvement de rotation moyen des fuseaux est similaire pour les deux technologies de tressage. L’orientation moyenne des fils de tresse ne sera pas, par conséquent, affectée, alors que localement l’orientation des fils peut être modifiée. L’orientation des fils dans le plan de la préforme ne peut néanmoins pas varier rapidement étant limitée par le régime transitoire (ou inertie du procédé). On peut faire l’hypothèse que la vitesse de variation des déplacements des fuseaux autour du cercle moyen est suffisamment rapide pour être "gommée" par l’inertie du procédé de tressage. De plus, du fait des interactions inter-fils dans la zone de convergence, l’orientation des fils ne peut être totalement différente dans une zone peu étendue. Nous n’avons pas à considérer les variations de mouvement affectées à un fil mais une variation générale du procédé de tressage.
Dans le but de vérifier l’hypothèse suivant laquelle les variations de mouvement des fuseaux autour du cercle moyen sont gommées par l’inertie du procédé de tressage, on vérifie dans un premier temps que ces variations n’ont pas d’influence sur le comportement global en régime transitoire, en considérant la vitesse d’avance du front de tressage entre un ou plusieurs cycles de variation des fuseaux. Nous étudierons par la suite l’influence locale que peuvent avoir ces variations sur l’orientation des fils de tresse durant un cycle de variation du mouvement des fuseaux. Nous réaliserons pour cela une campagne tomographique sur des échantillons composites tressés en régime établi pour différentes orientations du renfort. Pour avoir une vue d’ensemble sur un cycle de variations des fuseaux nous prendrons des échantillons de la taille du volume élémentaire représentatif. Pour cela on considère la tresse 3D, lors du processus de tressage, comme un empilement de tresse 2D ayant différents rayons.
II-8.a. Comportement global en régime transitoire
II-8.a.i. Méthode de validation expérimentale
Pour étudier les régimes transitoires, on réalise le tressage en fixant la vitesse de rotation des roues à ouches et en faisant varier la vitesse d’avance du mandrin d’un palier à un autre. La position du front de tressage varie ainsi d’une valeur initiale à une valeur consigne, toutes deux pouvant être calculées par l’expression de la position du front de tressage en régime établi II-41.
Avant de commencer l’opération de tressage, le front de tressage est positionné manuellement à sa valeur initiale théorique à l’aide d’un niveau laser pointant sur le mandrin. Afin de gommer d’éventuels écarts de positionnement entre la valeur théorique et la valeur obtenue expérimentalement, nous réalisons ensuite un tressage dans la configuration initiale jusqu’à stabilisation du front de tressage. La vitesse d’avance du mandrin est ensuite modifiée brutalement pour une nouvelle valeur (de consigne) qu’on conservera jusqu'à la fin du tressage. Dès lors, la position du front de tressage varie de sa position initiale en tendant vers sa position de consigne (Figure II-45). La fibre utilisée pour la validation expérimentale est similaire à celle utilisée dans le projet SAGANE, à savoir la fibre de verre de type E, PPG 2400tex.
Toute une partie du tressage est donc réalisée en régime transitoire que nous allons étudier par l'expertise de la tresse ainsi réalisée. Pour cela, nous constatons que, dans le cas d’une vitesse de rotation des roues à ouches constante, la formation d’une maille est réalisée en un intervalle de temps constant, indépendant des autres paramètres de tressage. Dans le cas d’une configuration en "taffetas", une maille est réalisée en un tour de roue à ouches. Pour une vitesse de rotation de roue à ouches constante,
Z
, une maille est réalisée en un intervalle de temps, 't, défini par la relation suivante :s rad t tr t : 2 min : 60 Z Z S Z Z ' ' II-69
C’est pourquoi en mesurant la distance, suivant l’axe de tressage, qui sépare un nombre donné de mailles consécutives et en comparant cette distance avec celle parcourue par le mandrin durant la réalisation de ces mailles, on peut déterminer la vitesse d’avance du front de tressage.
Figure II-46 : Exploitation des résultats en régime transitoire
En effet, en considérant la distance séparant n mailles consécutives, d , réalisées durant un n
intervalle de temps, 'tn
n1
't, la vitesse d’avance du front de tressage, dh, peut être exprimé en fonction de la différence entre la vitesse d’avance du mandrin, V , et la vitesse d’avance réelle du fils par rapport au mandrin ,
n n
t d
n n t d V dh ' II-70
II-8.a.ii. Tressage circulaire bidirectionnel
Nous avons réalisé une campagne de tressage sur mandrin de forme cylindrique dans le cas du tressage circulaire bidirectionnel visant à valider la méthode expérimentale adoptée lorsque le front de tressage s’éloigne ou se rapproche du plateau de tressage. Pour cela nous utilisons une machine à tresser circulaire bidirectionnelle à 64 roues à ouches positionnées sur une couronne de rayon750mm. Pour chacun des tressages réalisés, nous utilisons une vitesse de rotation des roues à ouches constante d’une valeur de 7,36Rad /s. Le mandrin est un cylindre en PVC de diamètre 100mm de longueur 1000mm fixé sur un bras mobile tri-axes qui lui impose une vitesse d’avance suivant l’axe de tressage.
Figure II-47 : Campagne de tressage pour la validation de la vitesse d’avance du front de tressage dans le cas du tressage circulaire bidirectionnel sur mandrin de forme cylindrique
Un premier tressage a été réalisé en faisant varier la vitesse d’avance du mandrin d’une valeur initiale de 5mm/s à une valeur de consigne de 15mm/s. Nous présentons, sur la Figure II-48, la vitesse d’avance du front de tressage en fonction du temps obtenu expérimentalement et par la modélisation:
Laser Bras mobile
Figure II-48 : Validation expérimentale du mouvement du front de tressage
Nous pouvons observer que les courbes expérimentales et issues de la modélisation correspondent relativement bien. On remarque toutefois qu’en fin de tressage nous ne sommes pas encore arrivés au régime établi (la vitesse d’avance du front de tressage n’étant pas nulle) et que les courbes commencent à diverger. On peut attribuer la divergence des courbes en fin de tressage aux manipulations post-tressage, comme le coupage des fils ou encore le resserrage des fils sur le mandrin, qui ont pu avoir une forte influence compte tenu du faible compactage des fils en fin de tressage.
Un second tressage a été réalisé en faisant varier la vitesse d’avance du mandrin d’une valeur initiale de 10mm s/ a une valeur de consigne de 5mm s/ . Nous présentons les résultats obtenus expérimentalement et par modélisation sur la Figure II-49:
Figure II-49 : Validation expérimentale du mouvement du front de tressage
Nous pouvons observer ici aussi que les courbes expérimentales et issues de la modélisation correspondent, ce qui nous conforte dans la validité de la méthode expérimentale adoptée pour ces campagnes de tressage.
II-8.a.iii. Tressage circulaire tridirectionnel
Nous avons réalisé une campagne de tressage visant à contrôler la validité de l’expression de la vitesse d’avance du front de tressage dans le cas du tressage circulaire tridirectionnel. Pour cela nous utilisons une machine à tresser circulaire tridirectionnelle à 5 couronnes, de diamètre allant de 2m à 3m, chacune composée de 64roues à ouches. Pour chacun des tressages réalisés, nous utilisons une vitesse de rotation des roues à ouches constante d’une valeur de 7,36Rad /s. Un mandrin en PVC de forme cylindrique de rayon 50mm et de longueur 2000mm est fixé sur un bras mobile tri axe qui lui impose une vitesse d’avance suivant l’axe de tressage.
Figure II-50 : Campagne de tressage pour la validation de la vitesse d’avance du front de tressage dans le cas du tressage circulaire tridirectionnel sur mandrin de forme cylindrique
Quatre tressages ont été réalisés durant cette campagne, permettant d’étudier les régimes transitoires pour des angles de tressage allant d’une valeur de 35q à 65q. Un premier tressage a été réalisé en faisant varier la vitesse d’avance du mandrin d’une valeur de 15.95mm/s à
s mm/
5 .
7 . Le second tressage a été réalisé en faisant varier la vitesse d’avance du mandrin d’une valeur de 7.5mm s/ à 15.95mm s/ . Nous présentons la vitesse d’avance du front en fonction du temps de tressage obtenus expérimentalement et par modélisation pour ces deux tressage sur les Figure II-51_A/B :
Figure II-51_A/B : Validation expérimentale du mouvement du front de tressage
Nous pouvons observer que les courbes expérimentales et issues de la modélisation correspondent et que les vitesses pour lesquelles le front de tressage se rapproche ou s’éloigne du plateau de tressage sont identiques. En début de tressage, les courbes divergent légèrement, ce qui peut être la conséquence de glissement ou du compactage des fils important lors d’une variation brusque des paramètres de tressage.
Deux autres tressages ont été réalisés pour des vitesses d’avance allant de 13.125mm s/ à
18.75mm s/ et de 8.44mm s/ à 6.19mm s/ , pour lesquelles les résultats expérimentaux et issus de la modélisation sont présentés sur les Figure II-52_A/B :
Figure II-52_A/B : Validation expérimentale du mouvement du front de tressage
On peut voir ici aussi que les courbes expérimentales et issues de la modélisation sont relativement proches, ce qui conforte la validité de l’expression de la vitesse d’avance du front de tressage dans le cas d’un mandrin de forme cylindrique appliqué au tressage circulaire tridimensionnel.