Calcul des propriétés élastiques des tissus utilisés dans les matériaux composites Computation of Elastic Properties of Fabrics Used in Composite Materials

Abstract

Les renforts textiles s'imposent dès qu'il faut réaliser des structures massives ou complexes en matériaux composites, comme certains raccords et jonctions de tubes, des panneaux d'habitation légère, des carters de protection de têtes de puits en fond de mer, etc. Cet article expose les caractéristiques générales d'un renfort textile, puis différentes approches micromécaniques analytiques représentant les tissus à tissage bidimensionnel sont présentées. En partant du plus simple et en allant vers le plus complexe, ces modèles sont l'analogie à un stratifié [0°/90°], la mosaïque en série et en parallèle, les ondulations 1D et les ondulations 2D série-parallèle et parallèle-série. Toutes ces approches sont fondées sur la théorie mécanique des stratifiés. En analysant les résultats d'applications numériques de ces modèles et les résultats expérimentaux, on constate que les modèles des ondulations en 2D procurent les meilleures valeurs estimées des modules élastiques. Les autres modèles n'indiquent que des ordres de grandeurs. Woven fabric reinforcements are irreplaceable from the moment that heavy or complex composite structures should be manufactured, such as some pipe connections or flanges, light panels for housing, subsea well head protection panels, etc. In this paper overall characteristics of woven fabrics are described, followed by the review of different micromechanical analytical approaches. Starting with the simplest and continueing with the more complex, these models are : the analogy with a [0°/90°] laminate, the series and parallel mosaic models, the 1D fiber undulation model, and the 2D series-parallel and parallel-series fiber undulation models. All these approaches are based on the classical laminated plate theory. Analyzing the results of numerical applications of the models and experimental results, one can notice that both 2D fiber undulation models give the best estimated values for elastic moduli. The other provide a rough estimate of moduli only.