Depuis plusieurs années, les matériaux composites sont utilisés dans le domaine de l'aéronautique pour la mise en œuvre de pièces structurelles ou semi-structurelles. La complexité géométrique de ces pièces nécessite l'utilisation de préformes textiles avec intégration de fils polymère par voie de comélage ou de cotissage. L'utilisation croissant de résines thermoplastiques pour des raisons de recyclabilité, de tenue en température et de rapidité de mise en œuvre, rendent ces derniers procédés très attrayants. Durant la mise en forme d'un renfort textile, du fait du comportement non-linéaire en cisaillement plan des tissus, des rigidifications locales des préformes apparaissent. Ces discontinuités impactent les propriétés mécaniques et la santé matière de la pièce composite finale.

Des essais de mise en forme de préformes textiles sur des géométries complexes permettent d'analyser le comportement en déformation du semi-produit. Ils permettent également d'établir des stratégies de préparation du tissu à mettre en forme en vue d'optimiser la qualité finale de la pièce composite. Des travaux de recherche se sont intéressés à l'optimisation de la mise en forme de renfort sec et à l'apparition de défauts à travers le choix et le dimensionnement des serre- flans. Bien que des études s'intéressent à la mesure de la déformation d'une préforme essentiellement par suivi de marqueurs sur le tissu ou la projection de franges, peu d'études utilisent la stéréocorrélation d'images.

L'objectif de ces travaux est de déterminer les propriétés mécaniques finales d'une pièce composite à partir de la mise en forme du renfort textile, en utilisant un suivi du champ de déformation par des bancs de stéréocorrélation d'images.

Une première étape a permis de caractériser le semi-produit par essai Bias Test. Ces essais ont déterminé le comportement en cisaillement en terme de couple surfacique/angle de cisaillement ainsi que l'angle de blocage en cisaillement pour un tissu comélé SCHAPPE C/PPS. Cette dernière grandeur est caractéristique du changement de comportement mécanique linéaire/non-linéaire et d'une forte rigidification d'un tissu. L'obtention des angles de cisaillement dans l'éprouvette est basée sur la généralisation d'une méthode de mesure par corrélation d'images développée précédemment dans Icasoft.

Une deuxième étape a consisté au développement d'un essai de drapabilité sur des formes complexes caractéristiques de pièces aéronautiques. Cet essai a été instrumenté par un système à quatre caméras, afin de suivre le champ de déformation du tissu par corrélation d'images. Ce champ de déformation a été lié à l'angle de blocage du tissu. Il est ainsi possible de suivre, au cours d'un essai de drapabilité, le changement de comportement mécanique (linéaire/non-linéaire) du tissu.

La troisième étape a consisté à relier les propriétés mécaniques de la pièce composite aux déformations du renfort fibreux. Pour cela, des éprouvettes sont découpées dans la pièce finale. Les propriétés mécaniques obtenues suivant les zones sont reliées aux déformations du renfort textile. Ceci permet de relier les propriétés de la pièce composite au fait que le renfort textile a atteint son angle de blocage ou non.

Les premiers résultats montrent que l'angle de blocage pour un tissu comélé SCHAPPE C/PPS est de 39°. Les essais de drapabilité sur une géométrie hémisphérique ont permis d'identifier les zones les plus déformées, qui correspondent aux zones où l'angle de blocage en cisaillement est atteint, i.e. aux zones de rigidification du tissu. Enfin, la troisième partie est en cours de finalisation.

Cette étude permettra à long terme d'améliorer les propriétés mécaniques des pièces composites utilisées dans l'aéronautique, en évitant les zones de rigidification durant la mise en forme des renforts textiles. Il est envisagé de développer, à moyen terme, un modèle mécanique pour faire le lien entre les déformations et les propriétés mécaniques de la pièce composite.