Étude des déformations de pièces composites induites par le procédé d'infusion de résine

by Henri-François Perrin

Doctoral thesis in Génie Mécanique-Procédés de fabrication

Under the supervision of Patrick Martin and Alain d' Acunto.

defended on 2011

in Paris, ENSAM , under the authority of École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris) .

Alternative Title

Study of composite parts deformations induced by Liquid Resin Infusion (LRI) process

Abstract

The dimensional instability of the composite parts limits the large diffusion of composites materials. It has to effect a shape complexity limitation and the increasing of the joined part number. This works is focused on the deformation induced by liquid resin infusion process. The main purpose is the characterization of the link between the product-processresources interactions and the final part shape. Experimental analyze on flat composite part has underlined a specific deformation mechanism, responsible of a majority of the transferred stress. The influence of industrialization parameters has been experimentally highlighted. Based on this experimental data, a prediction model has been established and his robustness has been evaluated. Than, the role of theses interactions in case of angled part has been investigated. Their contribution on the spring-in angle is minor compare to the intrinsic contribution such as the thermal and cure shrinkage anisotropies. Liquid resin infusion process can induce significant stress transfer into the part. This work represents a tool that enable a prediction of the deformation amplitude as function of number of industrialization parameters.

keywords

• Résines composites
• Outils
• Contraintes (mécanique)

Abstract

La maîtrise dimensionnelle des pièces composites représente un frein significatif à l'expansion large des matériaux composites. Ceci entraine une limitation de la complexité des pièces ainsi qu'une augmentation des assemblages de structure. Ces travaux s'intéressent en particulier aux déformations induites par le procédé d'infusion de résine. L'objectif étant d'améliorer la compréhension des interactions produit-procédé-ressources sur la géométrie finale de la pièce. Il a été mis en évidence, sur des pièces planes, un mécanisme de déformation spécifique au procédé d'infusion de résine résultant de l'interaction équipements d'infusion-pièce. Une analyse expérimentale a été mené afin d'identifier et de pondérer l'influence de paramètres procédé et ressources sur l'amplitude de gauchissement. A partir de ces résultats expérimentaux, un modèle de prédiction de l'amplitude de déformation a été mis en place et évaluer. Au vue du caractère spécifique du procédé d'infusion, des investigations ont été menés afin d'identifier la contribution de l'interaction équipements d'infusion-pièce sur des pièces en angle. Le renferment d'angle (ou " spring-in ") reste dominer par des contributions intrinsèques. Cependant, nos travaux ont mis en évidence une part non négligeable de l'angle mesuré résultant d'interactions avec les ressources. L'infusion de résine peut engendrer un transfert de contraintes significatif dans la pièce composite. Ces travaux permettent de les estimer en fonction de divers paramètres d'industrialisation