Avant de fabriquer les plaques composites, nous avons décidé de faire également des tests de compac- tion en mode hybride pour savoir si le taux de fibres du tissu de lin va augmenter ou non. Les séquences d’empilement hybrides testées en compaction seront utilisées plus tard pour la fabrication des plaques composites. Cependant, il faut souligner que les plaques n’ont pas été fabriquées avec les mêmes renforts qui ont été compactés ; les renforts ont été renouvelés en raison des déformations qu’ils ont pu subir.
4.4.1 Méthode de calcul de taux de fibres
La superposition de plusieurs couches de nature différente change la façon de calculer le taux volu- mique de fibres de la séquence d’empilement. En dehors de Vf, tous les autres calculs montrés dans le
chapitre 3 restent inchangés.
L’équation 4.1 donne l’expression du taux volumique de fibres pour un empilement hybride constitué de n couches. Vf = ∑vi vempilement = n ∑ i=1 niGiSi ρi S ecompactée = n ∑ i=1 niGi ρi ecompactée (4.1) Appliquée à notre étude, cette relation s’écrit :
Vf = nlinGlin ρlin + ncarboneGcarbone ρcarbone 1 ecompactée
4.4.2 Influence de l’hybridation et de la séquence d’empilement
Pour étudier l’influence de l’hybridation et de la séquence d’empilement sur le comportement en compaction de renforts secs, nous avons mené des essais de compaction sur les différentes séquences hybrides présentées dans la section 4.3 et les résultats ont été comparés avec ceux du tissu de lin et du tissu de carbone c’est-à-dire les séquences non-hybrides. Pour ces empilements hybrides, les paramètres de la modélisation des données expérimentales par la loi P=aVb
f ainsi que les cœfficients de corrélation
entre les courbes expérimentales et la courbe fittée sont reportés dans le tableau 4.2. Pour les deux séquences non-hybrides[CCCC]set[LLLL]s, ces paramètres ont été donnés dans le chapitre précédent. Le résultat de la compaction des deux séquences de lin et de carbone seuls, est représenté sur les figures 4.10a et 4.10b, et juste en-dessous, on peut retrouver celui des quatre séquences hybrides. On remarque que dans ce dernier cas, toutes les réponses ont la même allure, comparé au premier schéma où la séquence[LLLL]saffiche un comportement différent de celui du carbone,[CCCC]s. La première figure nous rappelle par ailleurs que le lin est nettement moins compactable que le carbone (35% contre 58,89% à 1 bar).
Séquence d’empilement Cœf a Cœf b Cœf de corrélation
[LLCC]s 5,148.106 11,870 0,9660
[LCLC]s 1,761.106 10,730 0,9662
[CLCL]s 3,490.105 9,319 0,9487
[CCLL]s 1,814.105 8,743 0,9561
Tableau 4.2 – Paramètres du modèle de compaction pour les empilements hybrides et cœfficient de corrélation entre le fittage et l’expérimental
De ces résultats, nous tirons deux conclusions. La première : le mélange de plis de lin et de carbone permet d’améliorer le taux volumique de fibres du lin seul en compaction. On passe de 35% à 41,05% en moyenne soit un gain de 17,28 %. La deuxième : la position des plis de carbone ou de lin dans la séquence n’a pas un véritable impact sur le taux volumique de fibres. En effet, comme le montre le tableau 4.3, on obtient dans le pire des cas un taux de fibres 40,08 % ([CCLL]s) et au mieux, 42,5 % ([LLCC]s) à 1 bar, ce qui ne nous semble pas très significatif comme différence.
Séquence [LLLL]s [LLCC]s [LCLC]s [CLCL]s [CCLL]s [CCCC]s
Vf à P = 1 bar (%) 35 40,08 40,1 41,5 42,5 58,85
Tableau 4.3 – Influence de l’hybridation et de la séquence d’empilement en compaction : tableau des valeurs de Vf à P = 1 bar
Le premier résultat s’explique par la perte de rigidité de la séquence[LLLL]sde départ. L’apport des plis de carbone (la structure des fibres, la faible désorientation, la bonne séparation des mèches) améliore la déformation de la séquence et favorise la réduction des espaces vides qui résident en son sein, surtout si ces plis sont placés de par et d’autre des plis de lin.
Ce qu’on pourra retenir du second résultat c’est que, ce qui importe dans la compaction, ce sont les phénomènes physiques (réorganisation et déformation de fibres/mèches, aplatissement de mèches, glissement inter-couches . . . ) se déroulant au sein de chaque pli et entre les plis. La position ou l’ordre des plis rentre très faiblement en jeu durant le processus de compaction de renforts secs. Ce résultat rejoint quelques analyses effectuées par certains auteurs sur l’effet de la séquence d’empilement sur le comportement en compaction [158, 159]. En outre, les figures (4.10b et 4.10d) montrant l’ordre et le déroulement des régimes de compaction viennent corroborer ce constat. En effet, contrairement aux deux
20 30 40 50 60 70 80 Taux volumique de fibres (%)
0 100 200 300 400 500 600
Pression de compaction (kPa)
[LLLL]s [CCCC]s
(a) Courbe P − Vf
0 20 40 60 80 100
Taux volumique de fibres (%)
[CCCC]s [LLLL]s
(1) Redressement plis et mèches (2) Glissement plis et mèches (3) Compression mèches et fibres
(b) Phases de compaction
20 30 40 50 60 70 80
Taux volumique de fibres (%) 0 100 200 300 400 500 600
Pression de compaction (kPa)
[LLCC]s [LCLC]s [CLCL]s [CCLL]s (c) Courbe P − Vf 0 20 40 60 80 100
Taux volumique de fibres (%)
[CCLLL]s [CLCL]s [LCLC]s [LLCC]s
(1) Redressement plis et mèches (2) Glissement plis et mèches (3) Compression mèches et fibres
(d) Phases de compaction
FIGURE4.10 – Influence de l’hybridation et de la séquence d’empilement sur la compaction : (a) et (b)
empilements non-hybrides où le comportement de l’empilement carbone se distingue nettement de celui du lin par un long redressement des plis et des mèches et par un nesting important (la prédominance de ces deux mécanismes physiques surtout le nesting favorise la compactabilité du renfort), on remarquera pour les séquences hybrides que les trois phases de compaction sont quasiment les mêmes pour chacune des séquences aussi bien en termes d’ampleur que de timing. Ces phases ont presque la même étendue (plage de Vf), commencent et prennent fin presque au même moment. La séquence d’empilement des
couches de carbone et de lin n’a une influence significative sur la compaction hybride.