Capacité d'absorption d'énergie d'une structure tubulaire en composite hybride
Michaël Chauvin  1@  , Yann Lebaupin  1@  
1 : ESTACA'LAB, Pôle Mécanique des Structures Composites et Environnement
ESTACA
Parc Universitaire Laval Changé, Rue Georges Charpak, 53000 Laval -  France

De nos jours, l'utilisation des matériaux composites semblent inévitable pour répondre aux questions d'allégement dans le monde des transports. En effet, les matériaux composites offrent des performances mécaniques élevées en alliant la légèreté. En revanche, ils doivent répondre aux mêmes attentes que les aciers. De ce fait, les structures en matériaux composites sont dimensionnées par faire face à la fatigue, aux vieillissements (hygrométrie et/ou thermique), mais aussi à des capacités d'absorption d'énergie. Afin d'augmenter l'allégement de ces structures, il est envisageable d'y associer les fibres naturelles qui possèdent une faible densité. L'objectif de cette étude est de déterminer la capacité d'absorption d'énergie d'une structure tubulaire en matériau composite avec différents renforts. Pour ce faire, la structure sera soumise à un écrasement de 10mm/min afin de déterminer l'énergie d'absorption. Cette structure est réalisée par enroulement filamentaire. Les renforts utilisés pour l'étude sont des fibres de carbone, de verre, et de lin et associés à une résine époxy. La structure est réalisée avec un angle de renfort à 54° selon l'axe du tube. Dans un premier temps, l'ensemble des tubes composés de chaque renfort a permis de montrer leurs capacités d'absorption. Ces premiers résultats ont confirmé les résultats de la littérature sur le fait que les fibres minérales (verre et carbone) restent plus performantes que les fibres naturelles. Dans la littérature, l'utilisation d'un chanfrein comme amorce pour la destruction de la structure est essentielle pour guider l'effondrement de la structure tubulaire sur elle-même. Dans cette étude, l'utilisation du chanfrein n'est pas prise en compte afin de tenir compte des contraintes industrielles (temps et coût). Ce choix montre la difficulté pour maîtriser l'écrasement. De plus, la destruction repose aussi sur des couches dans l'épaisseur plus sensible à la sollicitation. De ce fait, l'étude s'est orienté sur des structures hybrides composées de renforts de carbone et de lin. En effet, ces deux matériaux possèdent une masse volumique très petite par rapport aux fibres de verres. Au vu des résultats globaux, les structures tubulaires hybrides (lin et carbone) offrent des propriétés mécaniques, face à l'écrasement, prometteuses dans le cadre de l'allégement. 


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