Théo BAUMARD, doctorant de l'Institut Clément Ader - Albi soutiendra publiquement ses travaux de thèse intitulés

Modélisation du thermoformage de composites thermoplastiques poudrés:
influence de l’étape de préchauffage infrarouge sur la mise en forme

Lundi 24 juin - 10h

School of Mechanical and Aerospace Engineering Belfast

dirigés par Monsieur Fabrice SCHMIDT et Monsieur Gary MENARY
Co-tutelle avec l'université "Queen's University Belfast" (IRLANDE)

Composition du jury

baumard.jpg, par csuderie

• M. Fabrice SCHMIDT IMT Mines Albi - Directeur de thèse
• M. Conchúr Ó BRáDAIGH University of Edinburgh - Rapporteur
• M. Steven LE CORRE Université de Nantes - Rapporteur
• M. Brian FALZON Queen's University Belfast - Examinateur
• M. Gary MENARY Queen's University Belfast - Co-directeur de thèse
• Mme Biqiong CHEN Queen's University Belfast - Examinateur
• M. Olivier DE ALMEIDA IMT Mines Albi - Directeur de thèse
• M. Peter MARTIN Queen's University Belfast - Examinateur

Mots-clés

Thermoformage,Chauffage IR,Composites thermoplastiques,Propriétés thermiques,Thermomécanique,Transferts thermiques

Résumé

Le thermoformage non-isotherme de composites thermoplastiques, qui consiste à chauffer une préforme consolidée à une température supérieur à la fusion de la matrice avant de la transférer dans une presse d’estampage, est un procédé bien adapté à la production grande série de pièces structurelles pour l’industrie automobile (avec des temps de cycle textless SI{1}{minute}). L’utilisation d’outils numériques pour prédire l’apparition de défauts en fonction des paramètres procédés utilisés est d’un grand intérêt pour éviter l’emploi de procédures d’optimisation expérimentales couteuses de type essais/erreur. Ces travaux de thèse ont porté sur le développement d’une simulation de la mise en forme de composites poudrés PA66/verre, incluant la modélisation explicite de l’étape de préchauffage infrarouge, afin d’étudier l’effet de l’homogénéité du champ de température sur la présence de défauts de forme. Les propriétés thermophysiques et optiques du matériau ont été caractérisées expérimentalement pour deux niveaux de consolidation. La structure du matériau non consolidé conduit à un chauffage moins uniforme, comparé à une préforme préconsolidée. Un modèle éléments finis, basés sur la méthode des radiosités pour la prise en compte des transferts radiatifs a été utilisé pour simuler l’étape de préchauffage ; la démarche a été validée par comparaison avec des essais menés sur un pilote de four infrarouge. L’effet de l’affaissement de la préforme sur la distribution de température a été évalué numériquement, et une procédure d’optimisation pour déterminer les paramètres du four en fonction d’un champ de température requis a été présentée. Le comportement mécanique du composite tissé a été modélisé à l’échelle macroscopique par une loi hypoélastique, implémentée dans Abaqus/Explicit. Les paramètres du modèle ont été déterminés à l’aide d’essais en traction et cisaillement en fonction de la température et de la vitesse de sollicitation. Des simulations non-isothermes de la mise en forme de pièces hémisphériques ont été réalisées ; le champ de cisaillement et les plissements simulés sont en bon accord avec les données expérimentales obtenues à l’aide d’un pilote de formage à l’échelle laboratoire.