2.1 Caractérisation en cisaillement plan par l’essai « Bias Extension Test »
2.1.2 Comportement en déformation non-linéaire de la préforme textile
Plusieurs spécimens de renfort C/PPS Schappe ont été sollicités en « bias extension test ». Comme mentionné dans le chapitre 1, l’essai permet de générer trois zones distinctes de cisaillement [Figure 2.2] : zone non cisaillée - Zone A, zone demi-cisaillée - Zone B et zone de cisaillement pur - Zone C.
Figure 2.2 – Identification des zones de sollicitation d’une éprouvette bias extension test
Le comportement en cisaillement observé pour cette préforme textile présente deux modes de déformation. Une représentation graphique de l’effort enregistré par la cellule de force en fonction du déplacement du mors supérieur atteste du comportement non linéaire du semi-produit [Fig.2.3]. La courbe effort/déplacement "type" du semi-produit comélé
C/PPS nous permet d’identifier les trois phases caractéristiques de son comportement au cours de la sollicitation en cisaillement plan :
Figure 2.3 – Courbe "type" effort/déplacement d’un système comélé C/PPS
Courbe 1 Évolution quasi linéaire de l’effort avec le déplacement du mors supérieur. Le renfort se déforme pour des efforts relativement faibles (≤ 15 N ). À l’échelle mésoscopique, on observe une rotation des nœuds de croisement des réseaux chaînes et trames. En l’absence d’un contact latéral entre les mèches de même direction, cette rotation est libre.
Courbe 2 Début du changement de comportement du renfort textile avec une augmentation de la rigidité (augmentation de la pente effort/déplacement). A l’échelle d’une maille, les mèches rentrent progressivement en contact latéral avec leurs plus proches voisines. Elles subissent un début de compression latérale, responsable de l’augmentation de la rigidité. Cette transition du comportement de la préforme peut être caractériser à travers l’angle de blocage en cisaillement. Une première approximation de cet angle de blocage consiste à déterminer l’intersection des deux parties linéaires de la courbe effort/déplacement.
Courbe 3 Augmentation de l’effort nécessaire pour déformer le renfort textile avec une pente de rigidité quasi-linéaire. Le tissu a atteint son niveau de blocage avec l’apparition possible de plis.
Afin d’adimensionnaliser les résultats de l’essai « bias extension test », l’approche énergétique, définie dans le chapitre précédent, a été retenue. Le couple surfacique en cisaillement est déterminé pour chaque essai d’après la relation (2.1.1) détaillée au chapitre 1. Les courbes couple surfacique/angle de cisaillement pour six éprouvettes
Caractérisation en cisaillement plan par l’essai « Bias Extension Test » de renforts comélés sont présentées en [Figure2.4a]. On retrouve le comportement non linéaire du renfort textile avec une transition entre deux phases linéaires marquant le début de la rigidification du semi-produit. Un des échantillons (courbe en rouge) présente une évolution saccadée dans la première partie de la courbe. Cette évolution atypique peut s’expliquer par des phénomènes de glissement, présent en début d’essai, liés à une mauvaise précharge initiale du renfort.
CS(γ) = 1 S1 LcFbsin α 2 − 1 2S2CS γ 2 (2.1.1) 0 20 40 60 80 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 Angle de cisaillement − [°] Couple surfacique − [N.mm] Angle de blocage en cisaillement (a) 0 20 40 60 80 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Déplacement − [mm] Angle de cisaillement − [°] (b)
Figure 2.4 – Résultat des essais "bias extension test" : (a) Couple surfacique en fonction de l’angle de cisaillement - (b) Confrontation de l’angle de cisaillement plan
théorique et expérimental
L’angle de cisaillement expérimental est mesuré localement par méthode optique dans la zone C des éprouvettes afin de vérifier les hypothèses faites dans le calcul de l’angle de cisaillement théorique défini par la relation (1.2.3) (cf. Chapitre 1). Les réponses expérimentales et théoriques de l’angle de cisaillement en fonction du déplacement sont reportées en [Figure2.4b]. La loi théorique est représentative de l’évolution de l’angle de cisaillement mesuré jusqu’à une valeur de 42◦. Au-delà de cette valeur, l’écart relatif est
supérieur à 10, 0 % et atteste de la divergence entre les deux réponses. Ainsi dans cet intervalle, les mèches du renfort textile subissent moins de glissements entre les réseaux chaîne et trame et d’élongation. Passé cette limite, les considérations faites ne sont plus valides. La détermination précise de cette phase de transition entre les deux modes de déformation est cependant délicate et imprécise. Une méthode de caractérisation de cette transition consiste à déterminer l’angle de blocage en cisaillement (cf. Chapitre 1). Ce dernier est déterminé par l’intersection des deux pentes linéaires de la courbe
couple surfacique/angle de cisaillement. Les principaux résultats de caractérisation en déformation de ce renfort sont reportés dans le [Tab.2.2]. L’angle de blocage en cisaillement moyen pour le comélé C/PPS est évalué à 52◦± 2, 2◦. La moyenne et l’écart
type ont été calculés à partir de six éprouvettes.
Tableau 2.2 – Résultats des essais bias extension test sur les éprouvettes C/PPS Dimension Effort Angle de blocage Couple
en cisaillement surfacique
[mm X mm] [N] [◦] [N/mm]
300 × 100 12 ± 3, 2 52 ± 2, 2 0, 10 ± 0, 03
La [Figure 2.5] montre pour un déplacement du mors supérieur de 35, 0 mm une cartographie de l’angle entre les réseaux chaîne et trame d’une éprouvette obtenue avec ICASOFT® . Les trois zones de déformation, typiques de l’essai, sont clairement identifiées. On retrouve le rapport de deux entre l’angle de cisaillement moyen dans la zone C (25◦) et celui de la zone B (13, 5◦). Le cisaillement est négligeable dans la
zone A (∼ 0, 5◦).
Figure 2.5 – Cartographie de l’angleα obtenue par corrélation d’images avec le logiciel ICASOFT® pour un déplacement du mors supérieur de 35, 0 mm
Étude de la drapabilité du semi-produit sur une géométrie complexe
2.2 Étude de la drapabilité du semi-produit sur
une géométrie complexe
Cette section présente l’étude du drapage de la préforme textile à travers un pilote d’emboutissage. Un banc de mesure optique a été mis en place pour mesurer les champs de déformation du renfort au cours de son emboutissage.