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

基本信息

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：
2018
资助国家：
加拿大
起止时间：
2018-01-01 至 2019-12-31
项目状态：
已结题

来源：
https://www.nserc-crsng.gc.ca/ase-oro/Details-Detailles_eng.asp?id=667161
关键词：
Fabrication des composites haute performance

项目摘要

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 entre 6 et 8 stagiaires du premier cycle.

材料复合材料是长纤维（纤维、碳纤维、凯夫拉纤维）的增强材料，在工业上具有卓越的机械性能和良好的耐腐蚀性。在经济计划中使用复合材料优势。 L'injection est un écoulement en milieu poreux, qui obéit à la loi de darcy' la perméabilité du renfort joue ici un rôle critique, car ce paramètre.处理纤维前的树脂浸渍。 RTM 程序的模拟数字。在 3D 双层多孔结构中使用纤维：中孔位于托龙之间，微孔位于托龙纤维之间。 Produisent l'imrégnation du tissu 吊坠： visqueux dans les canaux libres des mésopores et capillaire à l'intérieur des torons。 Le projet sera réalisé en quatre étapes。 (2) La 模拟 de l'écoulement dans les canaux libres permettra d'obtenir une prediction numérique de la perméabilité (3) La 。 (4) Enfin，结合两种模式 d'écoulement、visqueux et capillaire、à chaque itération de remplissage du renfort，on pourra prédire 6 和 8 阶段中的纤维浸渍和饱和。杜总理周期。