Fabrication des composites à haute performance par les procédés d'injection sur renforts

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La fabrication des composites à haute performance par les procédés d'injection sur renforts prend de plus en plus d'importance industrielle, en particulier dans l'industrie du transport. La motivation principale est d'ordre économique, afin de réaliser des économies de carburant en utilisant des matériaux plus légers, dotés d'excellentes propriétés mécaniques. La fabrication d'un composite par injection commence par la découpe du renfort en fibres de verre ou de carbone, qui est placé dans un moule, puis la résine est injectée. L'écoulement de la résine obéit à la loi de Darcy, qui gouverne les écoulements en milieu poreux. La perméabilité des renforts joue ici un rôle critique. Le candidat a développé une méthode fiable et reproductible pour mesurer la perméabilité anisotrope des renforts tissés. Cependant, les résultats obtenus pour un même tissu dans plusieurs laboratoires diffèrent quelquefois presque d'un ordre de grandeur. Il est donc impératif de régler ce problème si l'on veut disposer un jour d'une méthode de mesure normalisée, à même de répondre aux besoins industriels. En adoptant l'approche probabiliste, il sera possible de caractériser la variabilité de la structure géométrique (objectif 1) et de la perméabilité (objectif 2) des renforts fibreux, puis de refléter l'effet de cette variabilité sur l'écoulement de la résine (objectif 3). Le krigeage comme meilleur estimateur linéaire sans biais d'une fonction aléatoire et les outils numériques de la géostatistique seront employés à cette fin. Ceci constitue d'ailleurs un des aspects fortement innovateurs de la présente démarche. Le krigeage permettra de combiner les prédictions de modèles numériques sur la compaction et la perméabilité des renforts avec des résultats expérimentaux (objectifs 1 et 2). Enfin, en combinant le krigeage avec la méthode des éléments finis, il sera possible de déterminer numériquement l'influence des variations de perméabilité sur l'écoulement de la résine dans le moule (objectif 3). Ces travaux correspondent à des besoins pratiques importants du point de vue industriel afin de concevoir des outillages plus robustes pour la fabrication des composites par injection. Le projet formera 2 étudiants au doctorat et 3 étudiants à la maîtrise, en plus d'impliquer 5 stagiaires d'été du premier cycle.