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