II.6.1.3. Taux massique et volumique du renfort
Le taux massique est déterminé par la
méthode de la perte au feu, applicable aux fils et stratifiés.
L'échantillon est de forme carrée, cette dernière est
pesée la première fois à la température ambiante
(Ma). Puis, elle est placée dans un four à 700 °C
pendant 1 heure afin de brûler la résine. Le renfort restant est
alors pesé (Mf). Le taux massique de renfort Tm est
déterminé par la formule suivante :
???? = (???? / ????) (1)
Le taux volumique Tv peut être déterminé par
la relation suivante :
???? = (????/ ????) ???? (2)
Voici dans la Figure II.25 une image de four
électrique utilisé pour la mesure de taux de renforts pour des
échantillons de dimensions 2/2 cm.
Figure II.25 : Four
électrique.
II.6.1.4. Contrôle non destructif par ultrasons
· Mesure des caractéristiques
mécaniques de matériau composite
Les ultrasons sont des vibrations mécaniques à
très haute fréquence avec des fréquences allant de 16 kHz
à 150 MHz. Le CND est une méthode d'étude de l'absence de
matière (défauts ou fissures) dans un
matériau[5].
Elle consiste à observer les échos dus au manque
de matière lors de la propagation de vibrations de très haute
fréquence et de très courte durée dans un matériau
contrôlé. Les vibrations sont transmises et reçues par le
même capteur, qui est connu pour convertir les signaux électriques
en vibrations mécaniques et vice versa. L'impulsion sonore émise
se propagera à travers le matériau et sera
réfléchie par tout obstacle sur son chemin.
CHAPITRE II Procédés
d'élaboration et caractérisation des matériaux
composites
38 | P a g e
Pour contrôler une pièce, le transducteur est
déplacé sur toute sa surface lors du déplacement et les
échos produits par les réflecteurs présents dans le trajet
des ondes sont observés sur l'écran de l'appareil à
ultrasons.[6]
On distingue les échos normaux sur la
géométrie de la pièce, des échos dus à un
éventuel défaut en prenant en compte le temps d'arrivée
des échos et la position de transducteur. Les principales applications
des ultrasons sont :
- La détection et caractérisation des
défauts.
- Analyse des propriétés mécaniques
- Mesure des contraintes appliquées et
résiduelles
- Détermination de la matrice de rigidité
La méthode de contrôle non destructif sur les
plaques composites stratifiés par ultrasons sert à évaluer
leurs propriétés mécaniques. Pour ce faire sur des
stratifiés [0°/90°] en résine époxy
renforcés par des fibres de verre et de carbone. Le mode de
contrôle par immersion en utilisant deux transducteurs nous a conduits
à des signaux qui permettent de mesurer le temps de vol dans un
échantillon et connaissant la distance entre les transducteurs, on en
déduit facilement les vitesses de propagation longitudinale et
transversale de l'onde de notre matériau d'après la relation
suivante :
(3)
2e
V = ?t
D'où les propriétés mécaniques sont
en relation avec la vitesse et la densité comme suit :
VL = v ??(1-o)
??(1+o)(1-2o) (4)
V?? = v ??
2??(1+o) (5)
Avec
e : L'épaisseur d'échantillon
?t : Le temps entre deux échos successifs sur
l'oscilloscope
VL : Vitesse de propagation de l'onde longitudinale
VT : Vitesse de propagation de l'onde transversale
?? : La masse volumique
E : Le module d'Young
o : Le coefficient de poisson
CHAPITRE II Procédés
d'élaboration et caractérisation des matériaux
composites
39 | P a g e
La méthode utilisée est dite de
contrôle par immersion :
Le contrôle par ultrason est réalisé au
niveau de centre de soudage et contrôle CRTI d'Alger, le dispositif
étant plongé dans l'eau afin de permettre une meilleure
propagation des ondes ultrasonores (voir Figure II.26). Le
transducteur, piézoélectrique est de marque Panametrics V326 de
fréquence de 5 MHZ, diamètre de 9.5 mm et d'une bande passante
à 3 dB varie entre 3.05 et 6.65 MHZ. Il peut être plus ou moins
éloignés de la pièce.
En utilisant un Oscilloscope pour afficher les courbes des
tensions détectées et un générateur d'impulsion
conventionnel de type OLYMPUS comme indique la Figure II.27
ci-après.
Figure II.26 : Banc de
contrôle par Figure II.27 : Oscilloscope et
immersion générateur
II.7. Conclusion
Dans ce chapitre on a montré les matériaux, les
outils et la procédure utilisée pour élaborer et
préparer les éprouvettes. Nous avons tenu à respecter dans
nos réalisations les normes en vigueur dans le domaine
aéronautique afin de mettre en évidence les conditions de
fabrication des composites considérés sur la réponse
mécanique des efforts de différentes natures.
On a obtenu des éprouvettes pour traction de 250 x 25
mm et pour flexion de 80 x 10 mm selon les normes exigées, et qui ont
été utilisées pour la caractérisation
mécanique expliquée dans le chapitre suivant.
Ainsi en décrivant toutes les méthodes
expérimentales utilisées pour les caractérisations.
CHAPITRE II Procédés
d'élaboration et caractérisation des matériaux
composites
40 | P a g e
Références de chapitre
II
1. Berthelot, J.-M., Matériaux composites.
Comportement mécanique et analyse des structures, 1999.
4.
2. Boris-Mahlting.Yordan kyosev. « Inorganic and
composite fibers: production, proprites and applications ».Edition
Woodhead, USA(2018)
3. Deborah D.L Chung. « Composite materials, second
edition ».Springer London Dordrecht Heidelberg, NewYork (2010)
4. Aribi, C., Étude comparative du comportement des
différents matériaux composites (différentes matrices),
2012, Université de Boumerdès-M'hamed Bougara.
5. Chevalier, Y., Essais dynamiques sur composites:
Caractérisation aux hautes fréquences. Techniques de
l'ingénieur. Plastiques et composites, 2003(AM5401): p. AM5401.
1-AM5401. 19.
6. Laroche, N., Méthodes d'imagerie ultrasonore
avancées et rapides pour le contrôle non destructif de
matériaux atténuants et diffusants, 2021, École centrale
de Nantes.
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