Les matériaux composites Flashcards
Qu’est ce qu’un matériau composite?
On appel matériau composite un arrangement de fibres d’un matériau résistant appelé (RENFORT) noyées dans une (MATRICE) dont la résistance mécanique et beaucoup plus faible.
Quelles sont les matrices?
On trouve:
*les matrices résineuses:
Famille des résines thermoplastiques,
Famille des résines thermodurcissables: polyester, polyuréthanes, phénoliques, silicones, époxydes,…
*les matrices minérales: carbures de silicium,…
*les matrices métalliques: alliages d’aluminium,… .
Définit les fibres.
La fibre est constituée de plusieurs filaments élémentaires dont les diamètres varient entre 5µm - 25µm. Le rôle principal des fibres est d’assurer la résistance du matériau composite. Une variété de fibres est présentement disponible, dont les principales sont:
*les fibres de verre,
*les fibres de carbone,
*les fibres d’aramide (Kevlar).
Décrit les fibres de verre.
Les fibres de verre sont fabriquées par étirage à grande vitesse de verre fondu à environ 1300C°. Elles sont très souvent utilisées car elles sont économiques à produire et possèdent des caractéristiques mécaniques satisfaisantes. Cependant, leur susceptibilité aux solutions acides et leur potentiel réduit de résistance à la fatigue limite leur utilisation pour le renforcement de structures.
Décrit les fibres de carbone.
Les filaments acryliques obtenus à partir de la distillation de pétrole, sont oxydés à chaud (300°) puis chauffés à 1500° dans une atmosphère d’azote.
C’est la fibre la plus utilisée dans les applications hautes performance. Elle est obtenu par carbonisation de la fibre PAN (Polyactylonitrile). Selon la température de combustion, on distingue deux types de fibres:
*fibre haute résistance (HR): pour une combustion de 1000 à 1500c°,
*fibre haut module (HM): pour une combustion de 1800 à 2000c°.
Les fibres de carbone et d’aramide ont toutes les deux une résistance et une rigidité > aux fibres de verre,
Pour les fibres de carbone, on retrouve les fibres à haut module et les fibres à haute résistance.
Décrit l’architecture des renforts.
Les structures composites sont anisotropes. La plupart des renforts travaillent bien en traction, mais offrent de moins bonnes performances en compression et cisaillement. Il est donc impératif de jouer sur la texture et la géométrie des renforts pour créer une architecture adaptée.
Il existe différentes géométries et textures de renforts:
*Unidirectionnel,
*Bidirectionnel,
*Tridimensionnel.
Décrit les renforts unidirectionnels:.
Dans un nappe unidirectionnelle UD, les fibres sont assemblées parallèlement les unes / aux autres à l’aide d’une trame très légère. Taux de déséquilibre très grand.
Les tissus se composent de fils de chaine et de trame perpendiculaire entre eux. Le mode d’encroisement ou armure les caractérise.
Quels sont les types d’assemblage de fibres?
*Toile et taffetas: chaque fil de chaine passe au dessus puis au dessous chaque fil de trame et réciproquement. Les tissu présente une bonne planéité et une relative rigidité, mais est peu déformable pour la mise en œuvre. Les nombreux entrecroisements successifs génèrent un embuvage important et réduisent les propriétés mécaniques,
*Serge: chaque fil de chaine flotte au dessus de plusieurs (n) fils de trame et chaque fil de trame flotte au dessus de (m) fils de chaine. Armure de plus grande souplesse que les taffetas ayant une bonne densité de fils,
*Satin: chaque fil de chaine flotte au dessus de plusieurs (n-1) fils de trame et réciproquement. Ces tissus ont des aspects différents de chaque coté. Ces tissus sont assez souples et adaptés à la mise en forme de pièces à surfaces complexes. Ce type de tissu présente une forte masse spécifique.
Définit les lamelles putrides.
Les lamelles de carbone putrides sont des fibres de carbone noyées dans une matrice époxydique. Elles sont disponibles en rouleau de 10 à 250m.
Définit les barres d’armatures en FRP.
FRP barres d’armature semble être alternative prometteuse à armature en acier dans les structures en béton tels que structures marines, parking structures, pont, route sous des environnements extrêmes, tunnel de métro, les aéroports, voie navigable d’ingénierie et structures très sensibles à la corrosion.
Cite les avantages des barres en FRP.
*haute résistance au rapport de poids,
*haute résistance à la corrosion,
*ignifuge,
*pas de conductivité électrique,
*faible cout de maintenance,
*frais de transport moins élevé,
*facilité de coupure,
*une bonne adhérence au béton,
*une bonne isolation thermique.
