Étude de la mise en forme par compression des Sheet Molding Compounds (SMC)

Study of the processing of Sheet Molding Compounds (SMC)

• Auteur / Autrice : Steven Le Corre
• Direction : Denis Favier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)

Résumé

Ce document est une contribution à l'étude du procédé de mise en forme des Sheet Molding Compounds (SMC), composites faits d'une matrice polymère thermodurcissable renforcée par des fibres de verre courtes. A terme, l'objectif est de développer un logiciel de simulation permettant de prévoir la distribution et l'orientation des fibres au cours du moulage. Le travail s'articule autour de la construction d'un modèle de comportement biphasique basé sur la théorie des mélanges, nécessaire à la prédiction de la redistribution des fibres. Dans cette approche, le SMC est vu comme la superposition d'un milieu fibres et d'un milieu pâte. La construction du modèle s'appuie sur l'étude expérimentale du comportement des SMC sous sollicitations homogènes. Les dispositifs expérimentaux développés et les essais réalisés permettent de quantifier l'influence de la vitesse de déformation, la température et la teneur en fibres sur la rhéologie du matériau. Ils permettent de mieux comprendre les phénomènes physiques qui ont lieu lors du moulage et fournissent les données nécessaires à la spécification du modèle biphasique. Le milieu pâte est assimilé à un fluide en loi puissance, compressible et isotrope dont le comportement est déduit des expériences. Le comportement du milieu fibres est obtenu par homogénéisation des structures discrètes périodiques, ce qui permet d'identifier un modèle de fluide orthotrope en loi puissance reliant les propriétés microstructurales (taux, orientation et géométrie des fibres) aux propriétés macroscopiques. Une loi d'interaction fibres/pâte est proposée grâce à une étude bibliographique sur l'écoulement d'un fluide en milieu poreux anisotrope. La dernière partie de cet ouvrage est consacrée à l'écriture d'un modèle biphasique simplifié. Les observations expérimentales de l'écoulement en conditions industrielles conduisent à adopter une description simplifiée permettant de se ramener à un modèle coque qui sera implanté dans un code de simulation numérique.