Conception et validation d'outils d'analyse des matériaux composites renforcés transversalement

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Grâce à une utilisation de plus en plus importante dans le domaine de l'aéronautique, de l'éolien, du transport terrestre et du sport, la production de pièces de matériaux composites haute performance a plus que doublé lors des 2 dernières décennies. Pour soutenir cette croissance effrénée, lors de la même période, d'importantes avancées ont été effectuées au niveau des procédés de fabrication et du développement de nouveaux matériaux. Notamment, la venue récente des composites fabriqués à l'aide de textiles 3D ou de textiles 2D renforcés transversalement (communément appelés composites TTR) a ouvert la voie à une multitude d'options qui n'étaient pas envisageables auparavant au niveau de la conception structurale, mais aussi de la mise en forme de préformes textiles pour permettre une réduction des coûts de production et augmenter la qualité des pièces produites. Toutefois, notre capacité à prédire le comportement de structures faites de ces nouveaux matériaux est encore très limitée puisque les outils de conception actuels peuvent difficilement tenir compte des efforts transversaux et de l'effet des renforts transverses sur les propriétés dans le plan des stratifiés. Pour réduire ce fossé scientifique et technologique et ainsi favoriser l'essor de ces matériaux à fort potentiel, le programme de recherche propose de concevoir de nouvelles méthodes d'analyse pour les structures fabriquées de composites renforcés transversalement. Pour ce faire, nous nous attarderons dans un premier temps à l'étude expérimentale et l'analyse du comportement des composites TTR à l'échelle mésoscopique (quelques renforts transverses par unité représentative). Cette étude permettra de mettre en lumière les différences comportementales fondamentales entre les matériaux composites TTR et les matériaux composites classiques (stratifiés 2D) et d'élaborer des lois de comportement facilitant la modélisation des composites TTR. Nous procéderons ensuite à la conception et l'évaluation d'outils numériques exploitant ces lois comportementales. Ces outils, une fois intégrés aux logiciels généralement utilisés pour l'analyse de structures composites, seront validés en mesurant leurs capacités de prédiction contre des résultats expérimentaux sur des échantillons de composite TTR et des structures réelles de plus grand format. Les résultats générés par le programme de recherche permettront d'accélérer l'utilisation de ces matériaux à fort potentiel et pourront être utiles à diverses industries désirant exploiter au maximum les capacités des matériaux composites haute performance. Un fort potentiel de transfert technologique est possible dans le domaine de l'aéronautique qui s'intéresse déjà depuis quelques années aux composites TTR dans le but de réduire les coûts de production. Le programme de recherche permettra également de former 2 PHD, 4 MSC et 5 stagiaires dans un domaine de pointe extrêmement important pour le développement de l'économie canadienne.