Reprise d’effort par les fibres

Dans cette section, l’´etude se concentre sur la deuxi`eme partie de la courbe qui correspond au comportement du tricot apr`es blocage total des mailles, au moment o`u les efforts sont totalement transmis aux fibres. Le comportement n’est alors plus li´e `a la d´eformation structurale du textile mais `a une d´eformation physique des fibres. Cette phase se traduit par une d´eformation ´elastique pr´ec´edant un endommagement successif des fibres conduisant `a la rupture du tricot. La caract´erisation m´ecanique de cette phase se fait par la mesure de la rigidit´e du textile pendant la phase ´elastique et la valeur de l’effort `a la rupture. L’influence de la contexture, de la direction de sollicitation et de la nature de la fibre sur ce comportement sont ´etudi´ees.

Les histogrammes des figures 2.29 et 2.30 pr´esentent les rigidit´es et r´esistances `a la rupture des tricots en fonction de la contexture, la direction de sollicitation et la nature des fibres. Les valeurs moyennes calcul´ees sur l’ensemble des essais de mˆeme type sont donn´ees.

Figure 2.29 − Histogramme de la rigidit´e des tricots secs simples apr`es le blocage des mailles en fonction de la nature de fibre

Figure 2.30 − Histogramme de la r´esistance `a la rupture des tricots secs simples apr`es le blocage des mailles en fonction de la nature de fibre

2.3.3.1 Influence de la contexture

Les tricots cˆote n’ayant pas d´epass´e le blocage des mailles en traction rang´ee, la discussion se fait sur les essais sollicit´es dans la direction colonne des tricots. Quelle que soit la nature de la fibre, les tricots jersey pr´esentent une rigidit´e plus importante et une r´esistance `a la rupture plus ´elev´ee que les tricots cˆote lorsque l’effort est ramen´e `a une colonne de mailles. L’architecture tridimentionnelle des tricots de contexture cˆote ajout´ee au fait que sa densit´e de mailles est deux fois plus ´elev´ee implique que la m`eche pr´esente une forme plus courb´ee dans la maille des tricots cˆote que dans celle des tricots jersey apr`es blocage des mailles. La

proportion de fibres travaillant dans la direction de sollicitation ou dans la direction proche de la direction de sollicitation est donc plus faible pour les tricots de contexture cˆote, ce qui affaiblit la rigidit´e et la r´esistance sur une colonne. Lorsque l’effort est donn´e par unit´e de largeur de tricot, la tendance s’inverse et les tricots de contexture cˆote pr´esentent de meilleures performances. La densit´e de mailles dans le tricot ´etant deux fois plus ´elev´ee, le nombre de colonnes et donc de m`eches sollicit´ees dans la largeur l’est ´egalement.

2.3.3.2 Influence de la direction de sollicitation

Les tricots cˆote n’ayant pas d´epass´e le blocage des mailles dans la direction rang´ee, l’influence de la direction de sollicitation est ´etudi´e pour les tricots jersey. Les r´esultats pr´esent´es dans les figures 2.29 et 2.30 montrent que la direction de sollicitation influe de mani`ere importante sur les propri´et´es m´ecaniques des tricots secs apr`es blocage des mailles. Les rigidit´es et les r´esistances sont plus ´elev´ees dans la direction colonne du tricot pour toutes les natures de fibres. L’observation de la forme de la maille bloqu´ee permet d’expliquer ce ph´enom`ene (Figure 2.31). En traction colonne, la maille bloqu´ee est allong´ee et les jambes des mailles sont tendues et orient´ees dans une direction proche de celle de la sollicitation. Sur une colonne de mailles, ce sont les deux jambes qui encaissent les efforts et donc deux m`eches de fibres supportent les efforts. Dans le cas de la traction rang´ee, lorsque le textile atteint sa d´eformation macroscopique maximale, la maille perd sa forme et la m`eche prend une forme ondul´ee. Sur une rang´ee de mailles, seulement une m`eche supporte les efforts.

Traction colonne : m

Traction rang´ee : ⇔

Figure 2.31 − Sch´ematisation des tricots jersey au blocage des mailles en traction colonne et traction rang´ee

2.3.3.3 Influence de la nature de fibre

Quelles que soient la contexture ou la direction de sollicitation, les tricots en fibres de carbone pr´esentent les meilleures propri´et´es m´ecaniques avec une r´esistance et une rigidit´e sup´erieures aux tricots en fibres de verre et de basalte. Les tricots en fibres de basalte pr´esentent des propri´et´es l´eg`erement sup´erieures `a celles des tricots en fibres de verre. Apr`es le blocage d´efinitif des mailles, des zones de la maille peuvent ˆetre tendues et orient´ees dans une direction proche de la direction de sollicitation. Dans le cas de la direction colonne, les jambes des mailles sont tendues et orient´ees dans une direction proche de la direction de sollicitation tandis que la tˆete et les pieds de la maille sont tr`es courb´ees. Dans le cas de la traction dans la direction rang´ee, ce sont la tˆete et les pieds des mailles qui sont tendus et orient´ees dans une direction proche de la sollicitation, tandis que les jambes des mailles sont courb´ees. La rigidit´e en traction des m`eches fibreuses intervient donc dans les propri´et´es m´ecaniques des tricots. La rigidit´e des m`eches en traction a pr´ec´edemment ´et´e ´evalu´ee th´eoriquement. La rigidit´e des m`eches a ´egalement ´et´e caract´eris´ee exp´erimentalement, en r´ealisant des essais de traction sur des m`eches de fibres en s’inspirant de la norme NF ISO 3341 (Verre textile - Fils : D´etermination de la force de rupture et de l’allongement `a la rupture en traction). Les valeurs des rigidit´es obtenues th´eoriquement et exp´erimentalement sont donn´ees dans le tableau 2.6

Verre Basalte Carbone Valeurs th´eoriques 19, 3 N.mm2 18, 6 N.mm2 54, 9 N.mm2 Valeurs exp´erimentales 15, 2 N.mm2 _{15, 2 N.mm}2 _{36, 0 N.mm}2

Tableau 2.6 − Raideur ´equivalente ∆F_∆ en traction des m`eches de fibres de verre, de basalte et de carbone

La m`eche de fibres de carbone a une rigidit´e plus importante que les deux autres, ce qui est coh´erent avec les r´esultats obtenus. Les m`eches de fibres de verre et de basalte ont une rigidit´e ´equivalente. Les rigidit´es des tricots en fibres de verre et de basalte sont effectivement proches, cependant celle des tricots en fibres de basalte est sup´erieure. La nature de la fibre a un impact important sur le comportement du tricot sec apr`es blocage des mailles, cependant, il ne constitue pas le seul param`etre `a prendre en compte. Dans l’´etude du comportement structural du tricot (section 2.3.2.3), il a ´et´e mis en ´evidence que la nature de la fibre intervenait essentiellement dans le comportement du tricot par la caract´eristiques de leur filaments et de leur capacit´e `a se d´eplacer les uns par rapport aux autres dans la m`eche. La section plus ´epaisse des fibres de verre limite ces d´eplacement et donc la modification de la section de la m`eche par compression locale ce qui entraˆıne un blocage des mailles plus rapide. Le blocage des mailles plus rapide, implique donc que la maille pr´esente des m`eches plus courb´ees au niveau de la tˆete et du croisement des mailles adjacentes et d’autre part que l’allongement de la maille dans la direction de sollicitation a ´et´e limit´ee. L’angle entre l’orientation des jambes de la maille et la direction de sollicitation est plus grand. Par cons´equent le tricot perd en rigidit´e et en r´esistance.