Verre/ Vinylester pour Verre/ Vinylester pour

(1)

Essais de qualification Essais de qualification d’un matériau composite d’un matériau composite

Verre/ Vinylester pour Verre/ Vinylester pour

usage aéronautique usage aéronautique

Sayah Abdelouahab Sayah Abdelouahab

Professeur : Clément Bernard , Ph.d.

Date : 02 / 05 /2003

(2)

Plan de présentation Plan de présentation

Introduction Introduction

Objectif Objectif

Choix et présentation du design Choix et présentation du design

expérimental.

conclusion

(3)

Mod Mod è è les de produits les de produits Seawind Seawind en cours de en cours de certification a

certification a é é ronautique ronautique

Modèle N46SN Modèle N46SN

(4)

Les composants de l’avion seawind Les composants de l’avion seawind

Kit #1

Kit #1 – – Ailerons Ailerons Kit #2

Kit #2 - - Queue Arrière Queue Arrière Kit #3

Kit #3 - - Stabilisateur Stabilisateur D'Empennage & Vertical D'Empennage & Vertical Kit #4

Kit #4 - - Coque Coque Kit #5

Kit #5 - - Gouvernail de direction Gouvernail de direction De l'Eau & De Train D'atterrissage De l'Eau & De Train D'atterrissage Kit #6

Kit #6 - - Carlingue & De Verrière Carlingue & De Verrière Kit #7

Kit #7 - - Volets hypersustentateur Volets hypersustentateur Kit #8

Kit #8 - - Paquet & De Bâti De Paquet & De Bâti De Systèmes

Systèmes

(5)

Procedure expérimentale Procedure expérimentale

Montage Boeing modifié D695 avec l’échantillon avant l’essai

Échantillon avec une gauge de déformation

La machine MTS 810

SACMA-SRM 1-94

SACMA-SRM 11-94

(6)

Design exp

Design exp é é rimental rimental

(7)

Tamisage

(8)

Plan factoriel fractionnaire Plan factoriel fractionnaire

Résolution IV.

Deux modalités.

Nombre de variables indépendants = 6.

Nombre de traitement

Nombre de traitement =16. =16.

Répétition = 2 , (n=3).

Nombre d

Nombre d ’essais à réaliser = 48. ’essais à réaliser = 48.

(9)

Tableau des facteurs et modalités Tableau des facteurs et modalités

pour la phase de tamisage pour la phase de tamisage

1.59 1.59 0.38 0.38

Taux de vide Vv(%) Taux de vide Vv(%)

6 6

53.40 53.40 47.95

47.95 Taux de fibres Vf (%) Taux de fibres Vf (%)

5 5

4 4 2 2

Vitesse du test V(mm/min) Vitesse du test V(mm/min)

4 4

85 85 15 15

Humidité Relative HR (%) Humidité Relative HR (%)

3 3

+180 +180 - - 65 65

Température du test T (°F) Température du test T (°F)

2 2

3.05 3.05 2.87 2.87

Épaisseur du matériau t (mm) Épaisseur du matériau t (mm)

1 1

Max(+1) Max(+1) Min( Min( - - 1) 1)

Modalités Modalités Variables

Variables

indépendantes indépendantes

(Facteurs)

N° N°

(10)

Matrice du design factoriel fractionnaire(tamisage) Matrice du design factoriel fractionnaire(tamisage)

Design: 2**(6

Design: 2**(6 -2) design fractionnaire, - 2) design fractionnaire, 6 Facteurs,16 essais, deux répit (n=3).

6 Facteurs,16 essais, deux répit (n=3).

Essais

ÉPAISS X1

TEMPERAT X2

HUMIDITÉ X3

VIT_TEST X4

TAU_FIBR X5

TAU_VIDE X6

1 -1 -1 -1 -1 -1 -1

2 1 -1 -1 -1 1 -1

3 -1 1 -1 -1 1 1

4 1 1 -1 -1 -1 1

5 -1 -1 1 -1 1 1

6 1 -1 1 -1 -1 1

7 -1 1 1 -1 -1 -1

8 1 1 1 -1 1 -1

9 -1 -1 -1 1 -1 1

10 1 -1 -1 1 1 1

11 -1 1 -1 1 1 -1

12 1 1 -1 1 -1 -1

13 -1 -1 1 1 1 -1

14 1 -1 1 1 -1 -1

15 -1 1 1 1 -1 1

16 1 1 1 1 1 1

(11)

Carte de contrôle de qualité Carte de contrôle de qualité

X-BAR Mean:512,958 (512,958) Proc. sigma:8,86227 (8,86227) n:3

Samples

497,608 512,958 528,308

1 2 4 6 8 10 12 14 16

Histogram of Means

No of obs

XBarRESCOMP ²⁰⁰

300 400 500 600 700 800 900

0 40 80 120

Range Mean: 15,0000 (15,0000) Sigma:7,87296 (7,87296) n:3

Samples

0,00000 15,0000 38,6189

1 2 4 6 8 10 12 14 16

Histogram of Ranges

No of obs

RcharRESCOMP

-5,0 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 45,0

0 2 4 6

Les facteurs influencent la réponse RÉS_COMP

Carte R-bar

Bonne répétabilité des essais.

Carte X-bar

(12)

Diagramme de Diagramme de Pareto(tamisage) Pareto(tamisage)

Pareto Chart of Standardized Effects; Variable: RES_COMP 2**(6-2) design; MS Residual=254,875

DV: RES_COMP

Effect Estimate (Absolute Value)

-,018082 ,3254755

-1,28382 1,645459

2,404902 3,128181

-3,72489 -3,90571 4,086525

5,171444 -5,78623 6,690329

-86,3414

p=,05

(6)TAU_VIDE (5)TAU_FIBR 1by6 2by6 1by2 (1)EPAIS 2by4 1by4 1by3 (3)HUM_RELA

1by5 (4)VIT_TEST (2)TEMPERAT

-10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Séparation des facteurs qui n’ont pas une influence potentielle sur la

variable de réponse (Résistance à la

compression

longitudinale)

(13)

Tableau d’analyse de la variance Tableau d’analyse de la variance

ANOVA (phase de tamisage) ANOVA (phase de tamisage)

A N O V A; V ar.:R E S _C O M P ; R -sqr=,99556; Adj:,99386

(6-2) design; M S R esidual=254,875 D V : R E S _C O M P**

S S df M S F p

1)E P AIS 2494,08333 1 2494,08333 9,78551578 0,00359629

2)TE M P E R AT 1900052,08 1 1900052,08 7454,83897 0

3)H U M _R E L A 6816,33333 1 6816,33333 26,7438287 1,0292E -05

4)V IT_TE S T 11408,3333 1 11408,3333 44,7605035 1,1088E -07

5)T AU _FIB R 27 1 27 0,10593428 0,74681584

6)T AU _V ID E 0,08333333 1 0,08333333 0,00032696 0,98567916

b y 2 1474,08333 1 1474,08333 5,78355403 0,02176803

b y 3 4256,33333 1 4256,33333 16,6996894 0,00025252

b y 4 3888 1 3888 15,2545365 0,00042395

b y 5 8533,33333 1 8533,33333 33,4804643 1,6323E -06

b y 6 420,083333 1 420,083333 1,64819356 0,20788546

b y 4 3536,33333 1 3536,33333 13,8747752 0,00070699

b y 6 690,083333 1 690,083333 2,70753637 0,10909017

(14)

Optimisation

(15)

Plan factoriel complet Plan factoriel complet

Central composite.

Trois modalités.

Nombre de variables indépendants = 3.

Nombre de traitement

Nombre de traitement =27. =27.

Répétition = 2 , (n=3).

Nombre d

Nombre d ’essais à réaliser = 81. ’essais à réaliser = 81.

(16)

Tableau des facteurs et modalités Tableau des facteurs et modalités

pour la phase d’optimisation pour la phase d’optimisation

4 4 3 3

2 2

Vitesse du test V(mm/min) Vitesse du test V(mm/min)

3 3

85 85 50 50

15 15

Humidité Relative HR (%) Humidité Relative HR (%)

2 2

+180 +180 57.5 57.5

- - 65 65

Température du test T (°F) Température du test T (°F)

1 1

Max Max (+1) (+1) Moy Moy

(0) (0) Min Min

( ( - - 1) 1)

Modalités Modalités Variables

Variables

indépendantes indépendantes

(Facteurs)

N° N°

(17)

Carte de contrôle de qualité des essais Carte de contrôle de qualité des essais

de compressions(optimisation) de compressions(optimisation)

X-BAR Mean:530,741 (530,741) Proc. sigma:7,04605 (7,04605) n:3

Samples

518,537 530,741 542,945

1 5 10 15 20 25

Histogram of Means

No of obs

XBarRÉSCOMP ²⁰⁰

300 400 500 600 700 800 900

0 100 200 300

Range Mean: 11,9259 (11,9259) Sigma:6,25949 (6,25949) n:3

Samples

0,00000 11,9259 30,7044

1 5 10 15 20 25

Histogram of Ranges

No of obs

RcharRÉSCOMP

-5,0 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0

0 4 8 12

Les deux cartes (X-bar et R-bar) montrent

que Les essais effectués pendant la phase de

modélisation sont

conforme

(18)

Diagramme de Pareto(optimisation) Diagramme de Pareto(optimisation)

Pareto Chart of Standardized Effects; Variable: RÉS_COMP 3 factors, 1 Blocks, 81 Runs; MS Residual=633,5908

DV: RÉS_COMP

Effect Estimate (Absolute Value)

-,05546 ,3067081 -,486926 -,666172 1,707285 -1,82936 -1,92544

4,332012

-50,0303

p=,05

2Lby3L 1Lby2L VIT_TEST(Q)

1Lby3L (3)VIT_TEST(L)

TEMPÉRET(Q) (2)HUM_RELA(L) HUM_RELA(Q) (1)TEMPÉRET(L)

-5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

1-Température (toujours effet

dominant dans les phases).

2-suivi par

l’Humidité relative . 3-Vitesse du test.

4.Les interactions.

(19)

3 2 23 3

1 13 2

1 12

2 3 33 2

2 2 2 2

1 11 3

3 2

2 1

1 0

χ χ β

χ β

χ β χ

β χ

β β

+ +

+

+ +

= Υ

¾ Polynôme du second degré

9 Y=Résistance en compression 9 ß0 : L’effet général

9 ß1, ß2, …………,ß23: Le degrès d’influence de

chaque facteur sur la réponse Y.

(20)

Conclusion Conclusion

L’étude statistique a montré que le matériau L’étude statistique a montré que le matériau

composite verre

composite verre /vinylester est très sensible à la / vinylester est très sensible à la température et l’humidité.

température et l’humidité.

Cette sensibilité est expliquée par une baisse Cette sensibilité est expliquée par une baisse

considérable de la résistance à la compression considérable de la résistance à la compression

longitudinale du matériau.

La vitesse du test a un effet sur le comportement La vitesse du test a un effet sur le comportement du matériau qu’on peut pas l’ignorer.

du matériau qu’on peut pas l’ignorer.

(21)