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Revue des Composites et des Matériaux Avancés

1169-7954
 

 ARTICLE VOL 28/1 - 2018  - pp.35-53  - doi:10.3166/rcma.28.35-53
TITLE
Squeeze flow in heterogeneous discontinuous viscous woven prepreg laminates. Experimental measurements and 3D modeling

RÉSUMÉ

L’industrie automobile s’intéresse aux composites à matrice thermoplastique à renforts en fibres de verre comme alternative aux composites à matrice thermodurcissable pour les composants structuraux dans le domaine automobile, car cela permet des coûts réduits et des cadences de production plus élevées. Cependant la mise en forme de composites thermoplastiques à partir d’une préforme consituée de plis discontinus est plus sensible à certains défauts, parmi lesquels la désorientation des renforts provenant de la flexion et/ou de la rotation solide d’un pli discontinu. Ces défauts résultent des mouvements du polymère induits par la consolidation du composite et conduisent à des chutes de propriétés mécaniques. Pour cette raison, anticiper le risque de désorientation des renforts durant le procédé de fabrication est nécessaire pour optimiser le rendement mécanique des pièces fabriquées. Cet article présente des expériences conduites pour identifier le comportement d’un empilement de préimprégnés tissés sous compression, puis propose un modèle basé sur une approche d’empilement de couches de fluide anisotrope et isotrope pour décrire et simuler ce comportement numériquement. Finalement les expériences et les simulations sont comparées pour vérifier la validité du modèle.



ABSTRACT

Thermoplastic matrix composites reinforced with glass fiber reinforcements are viewed as an alternative to thermoset matrix composites for structural components in the automotive field, as they allow for lower costs and higher production rates. However, the forming of thermoplastic composites from a preform made of discontinuous plies is more sensitive to some defects, among which disorientation of the reinforcements originating from the bending and / or solid rotation of a discontinuous ply. These defects result from the polymer movements induced by the consolidation of the composite and degrade mechanical properties. For this reason, anticipating the risk of disorientation of the reinforcements during the manufacturing process is necessary to optimize the mechanical efficiency of the manufactured parts. This paper presents experiments conducted to identify the behavior of a stack of woven prepregs under compression and then proposes a model based on laminated isotropic and anisotropic fluid approach to describe and simulate this behavior numerically. Finally, experiments and simulations are compared to verify the validity of the model.



AUTEUR(S)
Grégoire SORBA, Christophe BINETRUY, Adrien LEYGUE, Sandeep GUDIWADA, Jean-Michel LEBRUN, François BERTRAND, Sébastien COMAS-CARDONA, Thomas JOLLIVET

MOTS-CLÉS
fluide anisotrope, préimprégné thermoplastique, tissé, écoulement, compression.

KEYWORDS
anisotropic fluid, thermoplastic woven prepreg, consolidation, squeeze flow.

LANGUE DE L'ARTICLE
Anglais

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