Détermination des déformations 3D de pièces thermoplastiques chargées fibres de verre courtes

Three dimensional warpage determination of short fiber reinforced thermoplastic injected parts

• Auteur / Autrice : Valérie Hosdez
• Direction : Emmanuel Caillaud, Laurence Meylheuc
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'ingénieur
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matières plastiques -- Moulage par injection

Modélisation tridimensionnelle

Déformations (mécanique)

Matières plastiques renforcées à la fibre de verre

Thermoplastiques

Mots clés libres

Viscoélastique isotrope transverse

Elastique orthotrope

Résumé

Le but de ce travail de thèse est la prédiction des retraits et déformations de pièces injectées en thermoplastique chargé fibres de verre courtes. Le matériau utilisé a été premièrement caractérisé sous des conditions proches de celles appliquées en injection, les résultats étant ensuite intégrés au calcul. Deuxièmement, la simulation 3D du cycle d’injection a permis de définir l’orientation des fibres au sein des pièces injectées. Les retraits et déformations après éjection ont ensuite été calculés avec deux types de loi de comportement, élastique orthotrope et viscoélastique isotrope transverse. Les propriétés d’orientation dues à l’injection ont été transférées grâce à une interface vers un logiciel de calcul de structure. Enfin, les résultats ont été comparés avec des mesures expérimentales des déformations. À terme, on souhaite ainsi remplacer la phase expérimentale et itérative de détermination des paramètres optimaux du procédé par les prédictions de la simulation.

The aim of this work is to predict the shrinkage and warpage of short fiber reinforced thermoplastic parts produced through injection molding. The material used was first characterized under conditions approaching process conditions. Results were then integrated to the calculation. Moreover, a 3D simulation of the process allowed the definition of the fiber orientation in the parts. Shrinkage and warpage after ejection were then calculated with two material models (orthotropic elastic and transversal isotropic viscoelastic). Orientation properties due to injection were transferred to structural analysis thanks to an interface. Finally, the results have been compared to experimental warpage measurements. On a long term, the experimental and iterative phase necessary to determine the optimal process parameters should be replaced by the predictions of the simulation on this way.