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

复合材料的制造和 renforts 注塑过程的高级性能

• 批准号: RGPIN-2016-06507
• 负责人: Trochu, François
• 金额: $ 3.13万
• 依托单位: École Polytechnique de Montréal
• 依托单位国家: 加拿大
• 项目类别: Discovery Grants Program - Individual
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 加拿大
• 起止时间: 2019-01-01 至 2020-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://www.nserc-crsng.gc.ca/ase-oro/Details-Detailles_eng.asp?id=688629
• 关键词: Fabrication; des; composites; haute; performance

Les matériaux composites à matrice polymère renforcés par des fibres longues (verre, carbone, kevlar) prennent de plus en plus d'importance industrielle en raison de leur excellentes propriétés mécaniques et bonne résistance à la corrosion. Dans l'industrie du transport, ces matériaux permettent un gain de poids qui rend l'emploi des composites avantageux sur le plan économique. La fabrication des composites à haute performance par moulage liquide (procédé RTM - « Resin Transfer Molding ») s'est révélée une alternative moins coûteuse comparé aux méthodes traditionnelles comme l'autoclave. Dans ces procédés, la préforme fibreuse est placée dans la cavité d'un moule, dans lequel la résine liquide est injectée. L'injection est un écoulement en milieu poreux, qui obéit à la loi de filtration de Darcy. La perméabilité du renfort joue ici un rôle critique, car ce paramètre gouverne l'imprégnation de la résine à travers la préforme fibreuse. Le candidat a créé un logiciel de simulation du procédé RTM appelé PAM-RTM, commercialisé par ESI Group depuis 2001 avec plus de 100 usagers dans le monde. Le projet s'inscrit en continuité avec les travaux antérieurs sur la simulation numérique du procédé RTM. On vise à compléter les logiciels existants fondés sur une description macroscopique du renfort, qui ne permettent pas de prédire la qualité microscopique des pièces injectées. L'objectif à long terme consiste à simuler l'imprégnation microscopique de la préforme fibreuse en tenant compte de la structure de porosité à double échelle des renforts tissés 3D : mésopores entre les torons, micropores entre les fibres des torons. Le logiciel développé permettra de calculer, en tenant compte de la saturation progressive du renfort, les deux modes d'écoulement qui se produisent pendant l'imprégnation du tissu : visqueux dans les canaux libres des mésopores et capillaire à l'intérieur des torons. Le projet sera réalisé en quatre étapes. (1) On commencera par décrire en détail la structure géométrique à double échelle des renforts tissés 3D en déterminant l'orientation et le taux volumique des fibres contenues dans les éléments solides d'un maillage régulier du tissu. (2) La simulation de l'écoulement visqueux dans les canaux libres permettra d'obtenir une prédiction numérique de la perméabilité. (3) La simulation de la montée capillaire à travers les torons donnera la vitesse optimale du front de résine, qui minimise la distribution des porosités dans les pièces. (4) Enfin, en combinant les deux modes d'écoulement, visqueux et capillaire, à chaque itération de remplissage du renfort, on pourra prédire l'imprégnation et la saturation de la préforme fibreuse. Ces travaux correspondent au besoin industriel de mieux contrôler la qualité des pièces injectées. Sur 5 ans le projet contribuera à former un chercheur post-doctoral, 3 doctorants, 3 étudiants à la maîtrise et impliquera

这些材料是通过纤维（纤维、碳纤维、凯夫拉纤维）增强的聚合物基体复合材料，具有优异的机械性能和良好的耐腐蚀性，在工业上非常重要。在运输工业中，这些材料允许在经济计划中使用复合材料。通过模压液体（RTM -《树脂传递模塑》工艺）制造高性能复合材料，与高压釜等传统方法相比，是一种非常重要的替代方法。在此过程中，将预制纤维置于模具腔中，注入液体中。注射是在孔隙环境中进行的一种练习，它遵循达西的过滤法。La perméabilité du renfort joue ici un rôle critique，ca ce paramètre gouverne l'imprégnation de la résine à travers la préforme fibreuse. Le candidat créé un logiciel de simulation du procédé RTM appelé PAM-RTM，commercialisé par ESI Group depuis 2001 avec plus de 100 usagers dans le monde.该项目继续在RTM工艺数值模拟上进行前期工作。在完成现有逻辑的基础上，建立了一个宏观描述，该描述不允许预测注射剂的微观质量。L'objectif à long泰尔梅consiste à simuler l'imprégnation microscopique de la préforme fibreuse en tenant compte de la structure de porosité à double échelle des renaississés 3D：mésopores entre les torons，micropores entre les fibres des torons.计算器的逻辑设计，考虑到饱和度的渐进性，产生了两种依赖于组织的计算模式：在多孔介质和毛细管的利夫雷斯管中的viscosity。该项目将在五个磁带中实现。(1)本文首先阐述了三维复合材料的几何结构，确定了三维复合材料的方向和两个体积，并对组织进行了规则的处理。(2)在利夫雷斯渗透性导管中模拟粘性流体，获得渗透性数值预测。(3)通过模拟毛细管峰穿过圆环，可获得最佳的孔隙率，从而最大限度地减少孔隙率在零件中的分布。(4)结合可视和毛细管两种耦合方式，对预成型纤维的渗透和饱和进行了反复的强化。Ces travaux记者Au besoin industriel de mieux controlôler la qualité des pièces injectées。前联合国研究员博士后、3名博士、3名数学和应用研究生