Exploitation des résultats

La méthode consiste à quadriller les échantillons de renfort avant emboutissage et à observer la manière dont le quadrillage se déforme (…gure 3.7). On relève les coor- données de chaque point du quadrillage avant et après déformation, ce qui permet de calculer les variations angulaires ainsi que les variations de longueur au sein du renfort. Le quadrillage doit être su¢ samment …n pour avoir une représentation …ne des champs de déplacements.

Ce quadrillage est e¤ectué à l’aide d’un pochoir réalisé dans une plaque d’acier aux dimensions des échantillons à emboutir (390 390 mm) dans laquelle ont été découpées des croix correspondant aux intersections des lignes du quadrillage désiré. Il su¢ t alors de déposer le pochoir sur un échantillon et de déposer de la peinture sur le pochoir.

L’acquisition des coordonnées est e¤ectuée par un système Zébris composé d’un stylo de pointage muni de deux émetteurs ultrasons qui transmettent la position du stylo vers un récepteur. Le pointage se fait manuellement, la précision restant satisfaisante pour une première approche.

195 mm

390

mm

390 mm

Fig. 3.7: Quadrillage utilisé pour la mesure des variations angulaires après déformation.

Fig. 3.8: Déformation du quadrillage après emboutissage.

3.1.4.2 Traitement

Les données sont rassemblées dans un …chier texte et traitées ensuite sous MATLAB. L’approche est simple, on a choisi dans premier temps de représenter les variations angulaires : à partir des points obtenus, un produit scalaire entre les vecteurs construits dé…nit le cosinus de l’angle, et un produit vectoriel en dé…nit le signe.

. 899 900 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 62 63.……….. 88 89 90 31 32 33.……….. 58 59 60 1 2 3.……….. 28 29 30

.

Fig. 3.9: Ordre du pointage des points.

L’ordre dans lequel sont palpés les points a de l’importance. En e¤et pour l’exploi- tation sous Matlab, les points sont pris dans l’ordre du pointage et mis sous forme de matrice pour la construction de la …gure 3D. Les points doivent être relevés dans l’ordre suivant la …gure3.9.

3.1.4.3 Résultats

Pour chaque essai, nous disposons de toutes les variations angulaires et de toutes variations de longueur longitudinales (selon la chaîne) et transversales (selon la trame). Pour parvenir à représenter ces variations, nous avons choisi de les représenter de la manière suivante : les variations angulaires sont dé…nies à partir des points obtenus : un produit scalaire entre les vecteurs construits entre les noeuds du quadrillage dé…nit le cosinus de l’angle, et un produit vectoriel en dé…nit le signe. Les variations de longueurs sont obtenues à partir de la moyenne de la variation de distance entre deux noeuds consécutifs, dans le sens longitudinal et transversal de l’échantillon.

3.1.4.3.1 Tissu à 0 /90 La distance entre les noeuds du quadrillage garde relati- vement la même valeur au cours de la déformation (le tissu dans le cas général est sujet à des petites déformations < 1 %), le mécanisme prépondérant étant l’e¤et de treillis), on a choisit de représenter, dans ce cas, que les variations angulaires.

Fig. 3.10: Variations angulaires au sein du renfort pour di¤érentes profondeurs d’emboutissage.

La …gure 3.10 montre les variations angulaires obtenus pour di¤érentes profondeurs d’emboutissage. La variation angulaire maximale passe de 32 pour une profondeur de 50 mm à 72 pour une profondeur de 80 mm. Cette dernière est la valeur maximale que peut atteindre le renfort au cours des essais et représente l’angle de blocage du tissu avant ‡ambement et apparition des plis. Les coins du tissu restent globalement peu a¤ectés par cet augmentation (…gure3.8). L’angle de blocage est fonction généralement de la structure du renfort et de l’espacement entre les mèches avant chevauchement (cf. § 2.1.2.1.2.1.).

3.1.4.3.2 Tissu à -45 /45 Des mesures ont également été e¤ectuées sur un tissu découpé à 45 (…gure3.11). La forme obtenue est caractéristique : on observe un avale-

ment du renfort dans les coins (alors que celui-ci avait lieu au milieu des côtés pour un tissu à 90 ).

Fig. 3.11: Variations angulaires, tissu à -45/45.

Seul un échantillon, dont les dimensions sont légèrement inférieure à celles de l’échan- tillon standard, a été embouti dans de bonnes conditions.

3.1.5 Perspectives

Une analyse plus approfondie est menée par la technique de stéréovision au sein du LMSP qui permet de mesurer l’évolution de la forme 3D d’un objet en enregistrant plusieurs paires stéréoscopiques relatives à di¤érents états de déformation du renfort. Le but est la mesure champ de déplacements et des déformations de la surface du renfort (référence J. Launey).

L’étude peut être aussi étendue à d’autres types de renforts ou à plusieurs séquences d’empilement pour en déterminer entre autres les di¤érents angles de blocage ainsi que l’évolution de l’angle de cisaillement.

3.2

Thermoformage

La présente étude a été e¤ectuée dans le Laboratoire de Matériaux Composites de l’ENSAM Lille. Son objectif a été principalement la reproduction des conditions réelles de mise en forme sur une presse conçue à cet e¤et.

Elle a pour objectif principal la réalisation d’une campagne d’essais de thermoformage de divers types de composites en maîtrisant l’ensemble du cycle de fabrication.

3.2.1 Dispositif expérimental

La …gure 3.12 représente une vue d’ensemble du banc d’essai avec ses trois parties (marc le grand). La première est constituée d’un convoyeur qui va permettre le transfert, selon deux con…gurations décrites un peu plus loin, du ‡an dans le bloc de chau¤age. La deuxième est un bloc de chau¤age composé de deux rampes infra-rouges, fournissant chacun une puissance calori…que de 10 kW et permettant de réchau¤er le ‡an jusqu’à une température de 450 C. La précision en température est de 3 C pour des températures allant jusqu’à 250 C, et pour des températures supérieures à 250 C, l’erreur avoisine 5 C. La troisième est une presse hydraulique de fermeture maximale de 50 T munie

d’outillages préalablement chau¤é selon le matériau à emboutir. La …gure 3.14 illustre la géométrie des outillages utilisés.

Fig. 3.12: Banc d’essai de thermoformage.

L’ensemble du cycle de thermoformage est contrôlé en mode automatique par super- vision de tous les actionneurs. Il est possible d’y régler :

– la pression fournie au vérin de la presse

– le temps de maintien de cette pression lors de l’emboutissage et en …n de cycle – la température des outils

– le temps de montée, de maintien et de descente de cette température – la hauteur d’emboutissage dans le cas d’un emboutissage calé

– la température de ‡an désirée

La pression fournie aux vérins actionnant la fourchette qui permet de monter et descendre l’ensemble serre-‡an ou serre ‡an/pose ‡an, est régulée indépendamment du reste de la presse. Celui-ci possède son propre dispositif de réglage et permet de faire varier la pression fournie à chacun des deux vérins de 1 à 6 bars.

Comme nous le verrons par la suite, quelques modi…cations de la presse ont du être ef- fectuées pour permettre une répartition homogène de la température dans le ‡an chau¤é, jusqu’à présent non-atteinte. Ces modi…cations sont essentiellement : l’implantation d’un serre-‡an chau¤ant muni d’un thermorégulateur, d’une part. D’autre part, l’utilisation d’un ensemble permettant la réalisation de pièces à hautes températures de mise en forme, l’objectif principal étant l’amélioration du cycle de température de thermofor- mage.

Deux bancs d’acquisition de données sont disponibles. L’un permet d’obtenir les tem- pératures du serre-‡an et du ‡an tout au long du cycle de thermoformage d’une pièce, l’autre permet d’avoir la pression fournie au vérin de la presse par l’intermédiaire de l’ar- moire de commande. Le banc d’acquisition des températures est constitué d’un boîtier sur lequel douze thermocouples de diamètre 0,5 mm peuvent être branchés. Il est relié

Fig. 3.13: Disposition des thermocouples sur le ‡an étudié.

à un PC permettant de visualiser les données acquises au fur et à mesure de l’évolution du cycle de thermoformage. A _B C A : Poinçon B : Matrice C : Bague de centrage

Fig. 3.14: Outillages utilisés.

La pression réelle fournie au vérin s’est avérée être constante et égale à 13,5 bars quelle que soit la consigne donnée (…gure 3.13). Le passage, initialement prévu lors de la conception de la machine, entre le pilotage en e¤ort et le pilotage en déplacement est assez délicat à manier : tous les essais ont donc été réalisés avec une pression fournie au vérin de 13,5 bars environ.