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Cette section analyse le drapage d’un empilement avec quatre couches d’orientation

différente de façon expérimentale ainsi que par simulation numérique. On sait que le

drapage des multicouches est difficile. En effet, les déformations des couches

différem-ment orientées varient en raison de l’inextensibilité des fibres qui a été constatée dans

plusieurs directions. Un glissement important entre les couches était nécessaire et des

plissements étaient fréquemment observés [DEL 98,TEN 09,VAN 09,GUZ 19]. Il a été

démontré que des zones de compression dans la direction des mèches se développent

3.5.1 Emboutissage hémisphérique avec quatre couches

Plusieurs études [TEN 09,VAN 09,GUZ 19] ont utilisé la géométrie hémisphérique

pour analyser la mise en forme simultanée de plusieurs couches. Elles ont mis en

évi-dence le développement de plissements lorsque les couches ont des orientations

dis-tinctes.

(a) Taffetas de verre (b) Satin de 5 de carbone

Figure 3.15 – Emboutissage hémisphérique avec quatre couches orientées à [0/90, −45/45]2

La figure3.15aconfirme le développement des plissements lorsque quatre couches de

taf-fetas de verre ont été drapées simultanément. Ces plissements étaient dus à la différence

d’orientation des couches [GUZ 19] puisque la figure3.7montre que l’emboutissage

hé-misphérique d’une seule couche de taffetas de verre pouvait être effectué sans défaut. De

plus, le drapage hémisphérique de plusieurs couches de taffetas de verre avec la même

orientation a été effectué sans défaut.

Au contraire, la figure3.15bmontre que le drapage simultané de quatre couches de satin

de carbone pourrait se faire sans plissements. Cet exemple confirme la meilleure

drapa-bilité du satin de carbone qui a déjà été montrée dans la section3.4.2 dans le cas de la

mise en forme de la boîte carrée.

Les simulations présentées à la figure3.16confirment l’apparition des plissements lors

de la mise en forme de quatre couches de tissu de verre avec des orientations distinctes

et l’absence de plissements lors du drapage de quatre couches de satin de carbone. Dans

ces drapages, les différentes orientations des couches entraînent un glissement important

(a) Taffetas de verre (b) Satin de 5 de carbone

Figure 3.16 – Simulation d’emboutissage hémisphérique avec quatre couches orientées

à[0/90, −45/45]2

(a) Expérience (b) Simulation

Figure 3.17 – Emboutissage de boîte carrée avec quatre couches orientées à [0/90, −45/45]2

Enfin, le drapage simultané de la boîtes carrées avec quatre couches de satin de carbone

orientées différemment a été réalisé et présenté sur la figure3.17. Ce formage a été

ef-fectué sans plissements, ce qui a été confirmé par la simulation. Il a été constaté que la

déformation d’une couche orientée à 0°/90° et±45° était très différente et qu’il y avait un glissement important entre les couches d’orientations différentes.

3.6 Conclusion

Des études expérimentales et des simulations du drapage ont montré que le

mo-tif du tissage jouait un rôle important dans la faisabilité du drapage sur une géométrie

donnée. La géométrie de la boîte carrée, réputée difficile, pouvait être drapée dans le

cas d’un renfort en satin alors que sa réalisation avec un tissu de taffetas entraînait des

plissements inacceptables. Un autre résultat concernait la mise en forme simultanée de

plusieurs couches. Alors que les deux tissus étudiés ont pu être drapés sans défaut sur

une seule couche, le drapage simultané de plusieurs couches de taffetas de verre avec des

orientations différentes a donné lieu à des plissements, comme cela a été observé dans

plusieurs études. D’autre part, la mise en forme simultanée de plusieurs couches de satin

de carbone d’orientations différentes était possible sans plissements, indépendamment

du fait que l’on utilise une géométrie hémisphérique ou une géométrie de la boîte carrée.

En conclusion, le motif de tissage a eu une influence majeure sur la possibilité de draper

un renfort textile.

Il est à noter que les simulations numériques de tous les drapages (pour les deux tissus,

pour une ou plusieurs couches, pour la géométrie hémisphérique ou de la boîte carrée)

ont donné des résultats cohérents avec les expériences et avec la possibilité ou non de

réaliser le processus de mise en forme. Cela implique que les données utilisées par la

simulation contenaient des informations pertinentes pour déterminer la possibilité ou

non d’obtenir un drapage sans plissements, et pour décrire les plissements lorsqu’ils

existent.

Dans une approche de coque, les caractéristiques de tension, de cisaillement dans le plan

et de flexion et l’équilibre des énergies de déformation correspondantes (Équation3.1)

déterminent si le drapage conduit ou non à des plissements pour un processus donné.

Ces caractéristiques mécaniques sont des quantités physiques bien définies et

mesu-rables. Utilisées dans une simulation de drapage sur une géométrie donnée, tout en

te-nant compte des conditions aux limites, elles permettent de conclure s’il est possible ou

non de réaliser le drapage. D’autre part, l’angle de verrouillage du cisaillement n’est pas

suffisant pour déterminer si le drapage est possible. L’approche de la simulation

pro-posée est également différente de celle des systèmes de mesure de la drapabilité (drape

tester) qui tentent de quantifier la drapabilité malgré le fait qu’il ne s’agit pas d’une entité

physique mesurable. Enfin, les procédés de préformage présentés pour les renforts

tex-tiles montrent l’inadéquation des approches cinématiques (filet à pointes) dans ces cas,

car ces méthodes ne tiennent pas compte des caractéristiques mécaniques des tissus, et

3.7 Bilan - Chapitre 3

Dans ce chapitre, la drapabilité des deux tissus avec différents motifs de tissage est

étudiée. Les expériences et les simulations ont été réalisées par monocouche et

mul-ticouche orientée différemment en drapant un hémisphère et une boîte carrée. Une

meilleure drapabilité, sans plissement, est obtenue en utilisant le tissu de satin de

car-bone. De plus, la réussite du drapage de la boîte carrée sans plissement était la première

fois dans notre domaine que les renforts multicouches ont pu être drapés sur une

géo-métrie difficile. Finalement, cette étude nous permet de mieux comprendre la drapabilité

des différents types de tissu et offre une possibilité de draper une géométrie difficile sans

plissements.

Dans le prochain chapitre, une nouvelle technologie de renforcement dans l’épaisseur

de renforts multicouches, dite le piquage, sera concernée. L’objectif de cette technique

est d’améliorer la propriété mécanique des renforts multicouches dans l’épaisseur pour

obtenir une meilleure drapabilité. La modélisation numérique du piquage sera réalisée

afin de prédire correctement ses comportements mécaniques et de pouvoir l’utiliser dans

Modélisation et simulation des renforts multicouches