[PDF] UNIVERSITÉ DE MONTRÉAL SIMULATION ET OPTIMISATION DE





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Fabrication de pièces industrielles et aérospatiales en composites

Caractériser des procédés de fabrication à moule fermé. • Effectuer la préparation et l'entretien de moules. • Fabriquer des pièces en matériaux composites par 



Fiche métier - H3203 - Fabrication de pièces en matériaux composites

H3203 - Fabrication de pièces en matériaux composites. RIASEC : Rc y Appellations t Aide-mouleur-stratifieur / Aide-mouleuse-stratifieuse.



Programme détude Fabrication de pièces industrielles et

Finition de pièces en matériaux composites. 269544. 15. 60. 4. Intégration au milieu de travail. 269557. 16. 105. 7. 6. Fabrication de pièces industrielles 



CDCQ

4 nov. 2014 Les matériaux composites dans les aéronefs ... Difficulté de fabriquer des pièces qui n'ont pas de côtés libres comme des tubes.



MISE EN ŒUVRE DE MATÉRIAUX COMPOSITES

Assemblage de composants d'un produit en matériaux composites. 30 h. Fabrication de gabarits. 30 h. Fabrication de pièces par procédés à moule ouvert.



UNIVERSITÉ DE MONTRÉAL SIMULATION ET OPTIMISATION DE

SIMULATION ET OPTIMISATION DE LA FABRICATION DE PIÈCES COMPOSITES PAR m'avoir accepté au sein de son équipe de recherche sur les matériaux composites.



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H3203 - Fabrication de pièces en matériaux composites. RIASEC : Rc y Appellations t Aide-mouleur-stratifieur / Aide-mouleuse-stratifieuse.



MISE EN ŒUVRE DE MATÉRIAUX COMPOSITES VOLET

Les élèves en Mise en œuvre de matériaux composites s'intéressent aux métiers pointus Fabriquer des pièces par moulage au contact .



Lamineur ou lamineuse de produits en matériaux composites

professionnelle de lamineur de matériaux composites. fabrication de pièces avec des moules fermés et à participer à des aspects de la.



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Concevoir et planifier la fabrication du moule. ? Planifier la fabrication des pièces en matériaux composites. ? Planifier la mise en place des attaches.



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2 - Mise en forme des composites à matrices organiques De manière générale la mise en forme des composites à matrices organiques s'effectue par moulage et comporte deux grandes étapes : 1 Disposer les fibres et la matrice liquide dans un moule ; 2 Solidifier la matrice



Matériaux composites et structures composites - éduscol

Matériaux composites et structures composites Edité le 17/05/2011 Lionel GENDRE Les matériaux composites permettent d'atteindre des niveaux de performances inégalés En effet ils possèdent une structure géométrique spécialement conçue pour leur conférer des propriétés



PdF • Matériaux • Berthelot • I-XXIV 001-638indb 50 21/09

des matériaux composites à fibres de verre dans l’industrie et l’artisanat Ces méthodes permettent la réalisation de pièces en petites et moyennes séries sans restriction de formes et dimensions Bien que la proportion de fibres puisse varier elle reste toutefois limitée Les pièces comportent une seule face lisse



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Comment fabriquer des matériaux composites ?

Une fibre de carbone fait cinq à sept microns d’épaisseur, et on utilise des milliers de fibres pour fabriquer des matériaux composites. Le deuxième élé ment est la matrice organique, dont le rôle est de maintenir toutes ces fibres ensemble, comme une colle, et de les protéger en transférant toutes les contraintes de fibres en fibres.

Quels sont les différents types de matériaux composites ?

Comme son nom l’indique, un matériau composite est com - posé de plusieurs éléments (Figure 1), dont le premier, qui est essentiel, est la fibre de renforcement. Typiquement, il s’agit du carbone ou du verre. Une fibre de carbone fait cinq à sept microns d’épaisseur, et on utilise des milliers de fibres pour fabriquer des matériaux composites.

Quels sont les avantages des matériaux composites sur les matériaux métalliques ?

Le choix fondamental se fait entre une matrice Les avantages des matériaux composites sur les matériaux métalliques sont : leur grande rigidité et leur forte spécificité qui permettent de réaliser des structures plus légères et plus efficaces, une grande flexibi- lité dans le design (Figure 2), et la résistance à la fatigue.

Quel est l'intérêt des matériaux composites?

Les matériaux composites suscitent un intérêt croissant de la part de nombreux secteurs industriels, et leur emploi tend à se généraliser.

UNIVERSITÉ DE MONTRÉAL SIMULATION ET OPTIMISATION DE 0+ '123' 4 56''
'123' 78
9 ifi

UNIVERSITÉifiDEifiMONTRÉALifi

ifi ifi ifi SIMULATION ET OPTIMISATIONifiDEifiLAifiFABRICATIONifiDEifiPIÈCESifi ifi ifi ifi ifi

POL-EWEN MANAC'H

ifi ifi ifi ifi ifi

MMOIRE PRSENT EN VUE DE L'OBTENTION

(GÉNIEifiMÉCANIQUE)ifi

DÉCEMBREifi2009

ifi

UNIVERSITÉ DE MONTRÉALifi

ifi ifi ifi ifi ifi

Ceifimémoireifiintituléifi:ifi

ifi ifi ifi ifi présentéifiparifi:ifi-Ewenifi aifiétéifidûmentifiacceptéifi :ifi iiiifi ifi ifi

Dédicaceifi

au Pr. .ifi "ifiLaifiscience,ificeifisontifides hommes et des femmes qui cherchent.ifi ivifi ifi ifi

Remerciementsifi

Cette maîtrise a été effectuée dans le cadre de la Chaire de Recherche sur les

remercier tous ses membres pour leur collaboration dans cette étude.ifi Je remercie tout d'abord mon directeur de recherche, leifiProfesseurifiFrançoisifiTrochu,ifideifi

m'aǀoir acceptĠ au sein de son équipeifideifirechercheifisurifilesifimatériauxificomposites.ifiJeifi

l'aboutissement de ce projet.

matièreifi deifi simulationifi numérique,ifietifi finalementifi Françoisifi Lebelifi quiifiaifi partagéifi sonifi

expertiseifisurifilaifiproblématiqueifideifilaifisaturationifiet m'a apportĠ une aide inestimable surifi

j'oublie.

Jeifi remercieifi leifiCCHPifi pourifi sonifi soutienifi financierifietifi matériel.ifi Enfin,ifi jeifi remercieifileifi

ProfesseurifiBernardifiSanschagrinifid'avoir accepté deifiprésiderifimonifijuryifietifileifiProfesseurifi

vifi ifi ifi

Résuméifi

L'Ġtude de la saturationifid'une piğce composite permet d'Ġǀaluer la qualité finale du

produit.ifi Uneifi saturationifi élevéeifi etifi homogèneifiassureifi uneifi pièceifi présentantifi desifi

caractéristiquesifi trèsifi prochesifi desifipropriétésifi optimales.ifiMalgréifi sonifi caractèreifi

prĠpondĠrant, la prĠǀision et l'Ġǀaluation de la saturation sont encore malifimaîtrisées.ifi

Leifi sujetififait l'objet de nombreuses études etifirecherchesifidansifi leifi domaineifi deifilaifi

permetifid'optimiser la fabrication de piğces en réduisantifisignificativementifilaifiquantitéifi

deifi videsifi dansifileifi composite.ifiEnifiintégrantifi laifi prévisionifi deifi laifi saturationifidansifi lesifi

sur les rĠglages des paramğtres d'injection. Les modğles décrivant la formation desifi

saturationifisontifiexplorésifideififaçonifiassezifilarge.ifiLa ǀalidation d'un module d'optimisation

montageifiestifimisifienifiplaceifipourifisuivreifien temps rĠel l'Ġǀolution de la saturation parifi

transmissionifi deifi lumière.ifiCe plan d'edžpĠrience ǀise, ă terme, ă ǀalider unifimodèleifi

analytiqueifi enifi coursifi deifi développement,ifiquiifi seraifi décritifi sommairementifi àifi laifi finifi duifi

mémoire.ifi ifiifi viifi ifi ifi

Abstractifi

The study ofifisaturationifiinifi compositeifi materialsifi madeifi byifi resinifi injectionifiallowsifitoifi

repartition,ifi theifi partifi usuallyifi meetsifitheifi theoriticalifi characteristics.ifi Despiteifi itsifi

theifi problematicifi withinifi theifi compositesifi manufacturingifi research.ifi Byifi understandingifi

simulations,ifitheifi timeifi requiredifi toifi selectifi appropriateifiinjectionifi parametersificanifibeifi

beenifi extendedifitoifianifi aeronauticalifipart.ifi Theifinextifi stepifiwasifitheifi generalifimoldififillingifi

set-upifi intendedifi toifi trackifi theifi evolutionifiofifi theifi saturationifiinifi realifi timeifiusingifi lightifi

transmissionifi isifi depicted.ifi Eventually,ifi theseifiexperimentsifiwillifi allowifi validatingifitheifi

thesis.ifi ifi viiifi ifi ifi

Table des matièresifi

Table des matièresifi.............................................................................................................ifivii

Liste des annexesifi.................................................................................................................ifix

Liste des figuresifi..................................................................................................................ifixi

Liste des tableauxifi.............................................................................................................ifixiv

Chapitre 1 -ifiProcédésifideififabricationifidesificomposites,ifisimulationifietifioptimisationifiduifiprocédéifi

1.1 Procédés de mise en formeifi...............................................................................................ifi6

1.2 Modélisation du procédé RTMifi..........................................................................................ifi9

1.3 Formation de videsifi..........................................................................................................ifi10

1.4 Nombre capillaireifi............................................................................................................ifi12

1.5 Modélisation et optimisation numériquesifi......................................................................ifi14

Chapitre 2 -ifiRevueifibibliographiqueifisurifilaifisaturationifi...........................................................ifi20

2.1 Modèles monophasésifi.....................................................................................................ifi20

viiiifi ifi ifi

2.2 Modèles biphasésifi............................................................................................................ifi26

2.3 Méthodes de mesure de la saturationifi............................................................................ifi30

Chapitre 3 -ifiValidation de l'optimisation du procĠdĠ RTM par simulation numériqueifi..........ifi37

3.2 Conclusionifi.......................................................................................................................ifi50

4.1 Présentation de la pièce et caractéristiquesifi...................................................................ifi51

4.1.1ifiContedžte et objectif de l'optimisation ...................................................................ifi53ifi

4.1.2ifiSupport et donnĠes de l'Ġtude ..............................................................................ifi53ifi

4.2 Conclusionifi.......................................................................................................................ifi60

Chapitre 5 -ifiConception d'un moule par simulation pour une application automobile. .........ifi61

5.1 Pièce originaleifi.................................................................................................................ifi61

5.2 Pièce extraite...................................................................................................................ifi62

5.3 Maillage de la pièce de démonstration...........................................................................ifi64

5.4 Matériauxifi........................................................................................................................ifi66

5.5 Analyse de remplissage isotherme..................................................................................ifi67

ixifi ifi ifi

5.5.2ifiCahier des charges de l'injection ...........................................................................ifi68ifi

5.5.5ifiSimulations de l'injection .......................................................................................ifi69ifi

5.6 Conclusionifi.......................................................................................................................ifi86

Chapitre 6 -ifiVisualisation et prĠdiction de la saturation progressiǀe d'un renfort fibreudž .....ifi88

6.1 Visualisation de la saturation lors de l'injection d'une piğce composite. .......................ifi88

6.2 Modélisationifi...................................................................................................................ifi97

6.3 Conclusionifi.......................................................................................................................ifi99

xifi ifi ifi

Liste des annexesifi

Annexe Aifi:ifiNote de calcul pour l'intĠgration par morceaudž dans le cas d'une injection ă

débit constant (Chapitre 3)ifi....................................................................................ifi106ifi

AnnexeifiBifi͗ Note de calcul pour l'intĠgration par morceaudž dans le cas d'injection ă

vitesse de front constante (Chapitre 3)ifi.................................................................ifi109ifi

xiifi ifi ifi

Liste des figuresifi

Figureifi3-3 Profil de la pression au port d'injection en fonction de la position du front de Figureifi3-4ifiProfil de la pression au port d'injection en fonction de la position du front de

résine obtenue par résolutionifianalytiqueifipourifiuneifivitesseifideififrontifideifirésineifi

Figureifi3-6ifiPression rĠsultante au port d'injection en fonction du temps. ......................ifi43ifi

xiiifi ifi ifi

Figureifi3-9ifiPression au port d'injection en fonction du temps. .......................................ifi46ifi

Figureifi4-6ifiTemps de remplissage du stabilisateur lors d'une injection ă dĠbit constant. xiiiifi ifi ifi

Figureifi5-6ifiPermĠabilitĠ d'un canal ouǀert (tirĠ de ΀51΁). ................................................ifi69ifi

Figureifi5-9 Configuration de l'injection ligne (configuration 1)........................................ifi72ifi

Figureifi5-10ifiRemplissage lors de l'injection ligne, configuration 1 (tfinal =ifi940ifis).ifi...........ifi73ifi

Figureifi5-11ifiConfiguration de l'injection ligne (configuration 2). ....................................ifi74ifi

Figureifi5-12ifiRemplissage lors de l'injection ligne, configuration 2 (tfinal =ifi864ifis).ifi...........ifi75ifi

Figureifi5-14ifiRemplissage lors de l'injection centrale (tfinal =ifi1032ifis).ifi..............................ifi77ifi

Figureifi5-16ifiRemplissage lors de l'injection ligne, troisiğme configuration (tfinal =866ifis).

Figureifi5-17ifiRemplissage RTM en injection fledžible (Ġtape d'injection de la rĠsine). ......ifi84ifi

Figureifi5-18ifiPosition du front de rĠsine ă la fin de l'injection de la rĠsine en injection

flexible (45 s).ifi...........................................................................................................ifi85ifi

Figureifi5-19ifiRemplissageifideifilaifipièceifioriginaleifienifiRTMifi(tfinal =ifi533ifis).ifi.............................ifi86ifi

d'onde. .....................................................................................................................ifi91ifi

Figureifi6-3 Modğle donnant l'intensitĠ saturĠe. ..............................................................ifi93ifi

Figureifi6-4 Modğle donnant l'intensitĠ sğche. .................................................................ifi93ifi

Figureifi6-5ifiÉtapesifideifil'injection RTM (photos post-traitées).ifi..........................................ifi94ifi

Figureifi6-7 ǀolution de la saturation relatiǀe en fonction du temps d'injection ............ifi96ifi

ifi xivifi ifi ifi

Liste des tableauxifi

Tableauifi5-1ifiParamğtres de l'injection .............................................................................ifi78ifi

Tableauifi5-5ifiParamğtres pour l'injection fledžible (Ġtape d'injection de la rĠsine) ..........ifi84ifi

Tableauifi6-1 RĠglages de l'appareil photo ........................................................................ifi92ifi

1ifi ifi ifi

Introductionifi

L'utilisation des matériauxificompositesifiestifideifiplusifienifiplusififréquenteifidansifideifinombreuxifi

travauxifi publics.ifi Ceifi succèsifi estifi liéifi àifi desifi raisonsifi technologiques,ifi économiquesifi etifi

environnementales.ifiUnifi matériauifi compositeifi estifileifi résultatifideifila combinaison d'au

moins deux matériauxifi nonifi miscibles,ifi afinifi deifi profiterifidesifi avantagesifideifi leursifi

Renfortsifi

Un renfort présente des arrangements particuliers selon l'Ġchelle d'obserǀation. Si onifi o[}quotesdbs_dbs31.pdfusesText_37
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