Série de webinaires en 12 parties sur le génie des matériaux composites

La première session sera un survol du domaine des matériaux composites. Elle donnera un aperçu des applications courantes et discutera des défis et des succès. La deuxième moitié de la session donnera un aperçu du reste de la série de webinaires.

Les composites sont constitués de deux matériaux séparés et distincts appelés matériaux constitutifs. Les renforts fibreux couramment utilisés tels que la fibre de carbone, la fibre de verre et la fibre d’aramide (Kevlar) seront abordées. Des exemples d’applications typiques seront présentés ainsi que des instructions sur la sélection de la bonne fibre pour une application spécifique.

Les composites sont constitués de deux matériaux séparés et distincts appelés matériaux constitutifs. Les matériaux à matrice polymère couramment utilisés tels que l’époxy, le polyester et le PEEK seront abordés. Les matériaux thermodurcissables et thermoplastiques seront discutés. Des exemples d’applications typiques seront présentés ainsi que des instructions sur la sélection de la résine adaptée à une application spécifique.

La gestion thermique implique un transfert de chaleur entrant et sortant du matériau composite pendant le processus de polymérisation. Durant cette session, nous examinerons les facteurs affectant le transfert de chaleur, comment les contrôler et comment simuler la gestion thermique d’un précédé de fabrication.

Cette session fournira une introduction et un aperçu des procédés de fabrication courants. Des exemples de contextes où ces processus sont applicables seront donnés en mettant l’accent sur la façon de sélectionner le bon processus pour une application spécifique.

Les matériaux pré-imprégnés sont composés de fibres et de résine partiellement polymérisée qui sont combinées dans un ratio spécifique et étroitement contrôlé. C’est la forme de matériau la plus utilisée en aérospatiale. Cette session abordera plus en détail les matériaux pré-imprégnés et les procédés utilisés pour en fabriquer des pièces.

Le moulage de composites par injection est une famille de procédés qui impliquent un renfort des fibres sèches éventuellement saturé grâce au différentiel de pression dans le moule. Les procédés courants incluent l’infusion sous vide (moulage par transfert de résine assisté par vide (VARTM)), le moulage par transfert de résine (RTM) et le moulage par transfert de résine léger (LRTM). Cette session présentera les différences fondamentales entre les procédés susmentionnés, et les contextes dans lesquels ces procédés sont applicables. Nous présenterons ensuite la théorie de l’écoulement de la résine basée sur la loi de Darcy et une procédure de conception d’une injection.

Dans cette session, nous présenterons les bases du calcul des propriétés mécaniques d’un matériau composite. Nous allons introduire et définir un pli, couche unique d’un matériau composite. Ensuite, nous passerons à la micro-mécanique, utilisée pour prédire les propriétés mécaniques de base. Avec ces bases, nous présenterons la loi de Hooke pour les matériaux orthotropes et la façon dont un pli réagit au chargement dans différentes directions / orientations de fibres.

Dans cette session, nous allons construire sur les notions du pli introduites à la session précédente et remonter jusqu’au niveau du stratifié. Nous présenterons la théorie des poutres et des plaques stratifiées, y compris la théorie des plaques stratifiées et la matrice [ABD].

S’appuyant sur les sessions 8 et 9, cette session abordera les aspects analytiques et pratiques de la défaillance. Des théories sur l’analyse des contraintes et de la rupture seront introduites. Les modes de défaillance seront discutés et démontrés avec des images micro et macroscopiques de défaillance réelle au niveau du stratifié.

Les défauts dans les matériaux composites sont une préoccupation majeure. Ils surviennent généralement lors de la fabrication et deviennent souvent le facteur limitant des performances d’une pièce. Dans cette session, nous introduirons et classerons divers types de défauts, puis approfondirons les défauts courants tels que les problèmes thermiques pendant la polymérisation, le contrôle dimensionnel, les porosités et le désalignement des fibres.

Compte tenu de la grande variété de matériaux constitutifs, de méthodes de fabrication et de configurations, la caractérisation des composites est essentielle. Cette session présente les méthodes courantes de tests destructifs et non destructifs et comment naviguer parmi les innombrables options.