Influence du procédé de fabrication sur la méso-structure de composites Carbone/Epoxy : conséquences sur le comportement en flexion

International audienceHydrofoils are composite submarine wings made out of carbon fiber and epoxy resin which provide an incredible “flying” function to sailboats! These profiled structures are subjected to high levels of bending, and the composite material response to this loading requires an understanding of the meso-scale mechanisms in terms both of manufacturing process and mechanical behavior. While the hydrodynamic load on hydrofoils is oftenly quite complex, the material resistance to compression stresses is one of the main design criteria of these structures. The manufacturing of thick pieces involves numerous problematics -such as the complex control of the polymerization-that directly affects the mechanisms driving the material compressive failure. Four point bending tests have been adapted to determine the material compressive strength by integrating the manufacturing aspects. The manufacture of these composites structures requires the same performance as the manufacture of aeronautical structures. Using a similar manufacturing protocol and using the same material we introduce a slight variation between the manufactures of two plates. One follows an aeronautical standard and the other the nautical standard.The compilation of the tests is performed using a literature based method which introduces a dissymmetric behavior in traction/compression with an elastic non linearity in compression. The manufacturing strategies have a high influence on the meso-structure of the laminate, that has consequences on the way to use the compilation method. We explore its possibilities and detail its restrictions.Les foils sont des ailes composites en fibre de carbone / résine époxy qui permettent littéralement aux voiliers de voler. Ces pièces profilées sont soumises à une forte flexion,et la réponse du matériau composite à cette sollicitation nécessite une compréhension des mécanismes mis en jeu au niveau de la méso-structure tant d’un point de vue de la fabrication qu’à un niveau purement mécanique. Si les chargements hydrodynamiques subis par les foils sont souvent complexes, la résistance des matériaux aux contraintes de compression est un des critères de dimensionnement principaux. Or les problématiques liées à la fabrication de pièces épaisses –tel que le contrôle complexe de la polymérisation-agissent directement sur les moteurs de la rupture de ce matériau en compression. Des essais de flexion 4 points ont donc été adaptés pour déterminer les propriétés de résistance en compression de ces composites tout en tenant compte de ces aspects. La mise en œuvre de ces structures composites atteint quant à elle un niveau d’exigence équivalent aux structures de l’aéronautique. Suivant un même protocole de mise en œuvre et en utilisant le même matériau, nous faisons varier un point précis lors de la fabrication d’éprouvettes qui distingue les standards de mise en œuvre aéronautiques et nautiques. Le dépouillement des essais de flexion est effectué en utilisant une méthode proposée par la littérature, qui introduit un comportement dissymétrique en traction/compression avec une non linéarité élastique en compression. Les stratégies de fabrication ont une influence très forte sur la méso-structure du stratifié. Cela se répercute sur la façon d’utiliser la méthode de dépouillement. On en explore les possibilités et en détaille les restrictions pour un bon usage