Mesure de la perméabilité spatiale d'un renfort tridimensionnel pour matériaux composites à matrice polymère

Laboratoire de Mécanique, Université du Havre, 25 rue Philippe Lebon, BP 540, Le Havre Cedex, France

Auteur de correspondance : saouab@int.univ-lehavre.fr

Reçu : 4 Avril 1997
Révisé : 16 Octobre 1997
Accepté : 7 Novembre 1997
15 Février 1998

Résumé

La modélisation de l'injection de résine sur renfort telle qu'elle intervient dans les procédés SRIM ou RTM pour l'obtention de matériaux composites à matrice polymère, passe par la connaissance d'un paramètre déterminant qui est la perméabilité du renfort. Jusqu'à présent la fabrication de pièces en matériaux composites était restreinte à des produits minces pour lesquels la perméabilité des renforts utilisés pouvait être atteinte par un suivi cinétique de l'écoulement superficiel. Notre travail est concerné par la modélisation de la fabrication de pièces épaisses en matériaux composites. Dans ce cas il est nécessaire de pouvoir déterminer la perméabilité du renfort dans la dimension parallèle à son épaisseur. Cela nécessite donc de pouvoir suivre l'écoulement du fluide (résine) dans le volume du renfort (tissu ou mat de fibres de verre). Pour ce faire l'opacité de ce milieu entraîne quelques difficultés que nous avons surmontées en faisant appel à la radioscopie X pour suivre l'avancée du front de matière dans l'épaisseur du renfort. Nous décrivons le dispositif expérimental que nous avons mis en œuvre. Compte tenu de l'originalité de la technique utilisée, nous proposons un modèle analytique adapté à l'exploitation d'un suivi de front tridimensionnel.

Abstract

The modeling of industrial processes such as SRIM or RTM for manufacturing matrix polymer composite materials needs the determination of the reinforcement material permeability. Until now, composite materials were mainly concerned by small thickness parts for which the reinforcement material is characterized by a two-dimensionnal permeability. This permeability is measured by kinetics studies based on a matter front displacement observed by optical visualizations at the surface of the reinforcement material. Our work is devoted to the modeling of the manufacturing of thick composite materials parts. In this case we have to determine an additional permeability of the reinforcement material along its thickness direction. To obtain this characteristics it is convenient to follow the flow of the fluid (resin) through the volume of the reinforcement material (fiber glass mats or fabrics). The opacity of this medium involves some difficulties for the matter front observation in the bulk. This problem was solved with the help of X-ray radioscopy. We describe the experimental device we designed. Then, since an original technique is used, we propose an analytical model convenient to the mathematical treatment of our experimental results.