Modélisation numérique de la mise en oeuvre des matériaux composites par les procédés d'infusion sous membrane flexible

Modeling of the influence of fibrous medium deformation on fiber tow saturation and void formation during the Vacuum Assisted Process (VAP)

• Auteur / Autrice : Mouna Zaidani
• Direction : Abdelghani Saouab
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Le Havre

Mots clés

Mots clés contrôlés

Composites

Mots clés libres

Couplage hydro-mécanique

Procédés d'infusion

Déformabilité du renfort

Milieux fibreux

Taux de vide

Résumé

La modélisation des procédés de mise en œuvre des matériaux composites par infusion, nécessite la prise en compte du couplage hydro-mécanique entre l’écoulement de la résine et la déformation de la préforme fibreuse. Dans ce travail nous avons intégré un modèle de formation de vides à un modèle numérique pour le traitement du couplage hydro-mécanique en milieux fibreux déformable. Ce modèle de couplage hydro-mécanique est basé sur des équations de conservation moyennées obtenues par une prise de moyenne, sur un VER (Volume Elémentaire Représentatif) déformable, des équations de conservation locales relevant de la mécanique des milieux continus (masse, quantité de mouvement). Afin de mieux contrôler ces procédés d’infusion, où les étapes d’infiltration de la résine et de la compression du renfort se déroulent simultanément, il est important de prédire le temps d’infusion, l’évolution de l’épaisseur de la pièce et le taux de défaut. Le modèle de formation de défauts intégré ici est basé sur un modèle mathématique permettant de prédire l’évolution de la répartition et du taux volumique des défauts (micro-vides et macro-vides) dans la pièce en fonction des paramètres procédé. Une attention particulière sera protée à l'étude et l'analyse de l'influence de la déformabilité du renfort fibreux sur les caractéristiques (porosité, taux de vaide,. . . ) de la pièce obtenue.

In the infusion process, it is important to take into account the reinforcement deformation as well as the resin flow. Moreover, the analysis of the process physics clearly shows the existence of a hydro-mechanical coupling between two phenomena. In this work , a numerical tool to model the hydro-mechanical coupling of unsaturated deformable fibrous medium, considering a void formation and compression/tow saturation model is presented. The case study of two phase defromable medium requires an analyse of the pore scale phenomena and an up-scaling method on a Representative Volume (REV) of the local mass conservation equations, the reinforcement compressibility and the resin flow occur simultaneously ans there is thus a mutula influence between the two solid and liquid phases. It is important to simulate the infusion process by calculating the maximum height infused by the resin, the final height of the part, the infusion time and the content and entrapped air un the final part. In the simulation code, a void formation model is integrated considering two different flows in the macropore and the micropore, respectively, the viscous flow ans the capillary wicking. The influence of fibrous medium deformation on the fiber tow saturation and void formation during infusion is presented too.