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Recherche - Valorisation

Prédiction des propriétés mécaniques des lignes de soudure de flux dans les pièces en thermoplastique renforcé par des fibres courtes et moulées par injection

le 24 octobre 2019
à 13h30

Gilles REGNIER, Professeur à l'ENSAM Paris-tech et chercheur au PIMM (Secteur Mécanique et Matériaux)

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Résumé :

Les lignes de soudure apparaissent fréquemment par moulage par injection lorsque des fronts séparés de polymère fondu se rencontrent. Elles induisent une réduction significative de la résistance et de la déformation à la rupture, particulièrement pour les composites. Il est donc essentiel de prévoir de façon fiable leurs propriétés mécaniques pendant la phase de conception du produit, mais les outils de simulation actuels ne sont pas encore en mesure de le faire. La littérature met en évidence deux raisons principales : une diffusion macromoléculaire incomplète de la matrice polymère aux interfaces et un changement de la distribution d'orientation des fibres. Ce travail s'est donné pour objectif de caractériser et de quantifier la contribution de ces facteurs et de contribuer à améliorer la prédiction des propriétés mécaniques des polymères renforcés de fibres courtes moulés par injection. Des échantillons en PBT renforcé de fibres de verre à 30 % en poids ont été moulées avec des lignes de soudure frontale et fuyante. Les déformations dans les essais mécaniques ont été mesurées par corrélation d'images numériques pour quantifier la localisation dans les lignes de soudure. La microstructure a été déterminée par tomographie X. Nous avons pu notamment montrer que les lignes de soudure fuyantes ne s'estompaient que très lentement et que les fronts de matière se comportent vis-à-vis de l'autre comme des parois. Un modèle physique basé sur la théorie de la reptation a été mis en œuvre pour déterminer un critère de cicatrisation de l'interface. En utilisant la distribution d'orientation mesurée et un schéma d'homogénéisation adéquat pour chaque élément dans une simulation par éléments finis, les propriétés mécaniques jusqu'à la rupture du composite ont pu être calculées et expliquent la réduction des propriétés mécaniques au niveau des lignes de soudure, sachant que les interfaces étaient entièrement cicatrisées pour le matériau de l'étude. Enfin, pour cette matrice semi-cristalline, nous avons montré la nécessité d'utiliser une loi de comportement élastoplastique avec un seuil d'endommagement dépendant de l'orientation des fibres.
Type :
Séminaires - conférences
Lieu(x) :
Campus de Cachan
Bâtiment Léonard de Vinci
Amphi E-Media

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