Transcript conception_panneau_composite

TD – Conception d’un panneau en
composite (Pre-preg)
Sébastien Crouzet – Airbus
AGENDA
1.
GENERALITES CONCEPTION COMPOSITE
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2.
Rappel des règles de drapage
Tolérances
Épaisseur calibrée
Lacher de plis
Description plis travaillant / plis mort
EXERCICES
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Données d’entrée
Énoncé
1. GENERALITES CONCEPTION COMPOSITE
RAPPEL SUR DRAPAGE
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RAPPEL: Généralités sur le drapage
Quelques règles de drapage
Symétrie sur le drapage
Passage d’un plis à un autre en changeant l’orientation de 45° (exception:
possibilité de mettre pres de l’axe de symétrie un coupe -45° / 135°)
Répartir au mieux l’ensemble des plis sur l’épaisseur de la section
Plis externes (contact avec l’extérieur) : plis à +45° ou –45)
…
Epaisseur d’un pli : l’épaisseur varie suivant le grammage. Pour les calculs
ultérieurs, prendre 0.25mm
1. GENERALITES CONCEPTION COMPOSITE
TOLERANCES
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Tolérances
Pour toute technologie industrielle (métallique, composite, usinage, moulage, etc.), il
est impératif de mettre des tolérances sur chacune des cotes d’une pièce
réalisées. Ces tolérances dépendent des moyens industriels. Néanmoins, plus
une tolérance est précise, plus le coût est élevé.
Quelques tolérances liées au composite :
Surface du moule (ordre de grandeur : +/- 0.3mm)
Usinage des plis morts (ordre de grandeur : +/- 0.3mm)
Dépose des plis (ordre de grandeur : +/- 5mm)
Foisonnement (voir définition après – ordre de grandeur : +/-4%)
…
1. GENERALITES CONCEPTION COMPOSITE
TOLERANCES
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Tolérance de foisonnement
Le foisonnement est une tolérance qui fait varier l’épaisseur finale d’une pièce
composite (pre-preg). Cette tolérance est liée à la cuisson / polymérisation. La
valeur du foisonnement est de env. +/-4% de l’épaisseur nominale. Pour une
pièce donnée, le % de foisonnement sera sensiblement identique sur
l’ensemble des épaisseurs (toute la pièce subit la même cuisson)
Épaisseur maximum (pièce finie)
Epaisseurmin  (1  0.04) * EpaisseurNo minale
Épaisseur nominale
Epaisseurmax  (1  0.04) * EpaisseurNo min ale
Épaisseur minimum (pièce finie)
Pièce finie
1. GENERALITES CONCEPTION COMPOSITE
EPAISSEUR CALIBREE
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Épaisseur calibrée
Epaisseur calibrée  épaisseur constante
L’épaisseur calibrée se définissent où il est nécessaire d’avoir une épaisseur
constante d’une pièce à l’autre. Elle s’obtient par la mise en place de plis morts
puis par leurs usinage. Attention, il est impératif de ne pas usiner des plis
travaillant ! !
Exemple d’épaisseur constante : jonction avec un autre panneau, install. Système,
etc.
Surface calibrée
~1 plis
Épaisseur nominale
Épaisseur maximum (pièce finie)  lot fort
Epaisseur
calibrée
Épaisseur minimum (pièce finie)  lot faible
EpaisseurCalibrée  foisonnementmax  1 pli _ de _ sécurité  toléranceU sin age
EpaisseurCalibrée  1.04* EpaisseurNo minale  0.25  0.3
1. GENERALITES CONCEPTION COMPOSITE
EPAISSEUR CALIBREE
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Épaisseur calibrée
Plis morts
Cas 1 : lot
fort
Epaisseur
constante
/ épaisseur
calibrée
Plis travaillant
Cas 2 : lot
faible
APRES CUISSON
 Dans les 2 cas, l’épaisseur calibrée est la même
APRES USINAGE
1. GENERALITES CONCEPTION COMPOSITE
EPAISSEUR CALIBREE
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Épaisseur calibrée
JONCTION DOUBLE CISAILLEMENT
1. GENERALITES CONCEPTION COMPOSITE
LACHER DE PLIS
•
Lacher de plis
Zone épaisseur constante
A
A
Zone de lacher
de plis
Zone épaisseur
constante
Section A-A
Section A-A
Modélisation des lachers de
plis en coupe
Suivant l’orientation des efforts, le lacher de plis sera plus ou moins « rapide »
Sens des efforts : ~1/20
Perpendiculaire aux efforts : ~1/10
d2
d1
Effort
Effort
Lacher de plis dans sens des efforts
Effort
Lacher de plis perpendiculaire des efforts
1. GENERALITES CONCEPTION COMPOSITE
LACHER DE PLIS
•
Lacher de plis : modélisation
A
A
Modélisation des lachers
de plis (vue de dessus)
Hauts de
pente
Bas de pente
Modélisation des lachers
de plis (vue de coté)
Section A-A
1. GENERALITES CONCEPTION COMPOSITE
PLIS TRAVAILLANT / PLIS MORTS
•
Description plis travaillant / plis morts
Pli travaillant : pli qui intervient dans le calcul de la pièce. Les plis travaillant sont
définis par zone et sont donnés par le département Calcul.
 Lors de la conception de la pièce, il est impératif d’avoir au minimum le
nombre de plis travaillant dans chacune des zones.
20 plis
travaillant
15 plis
travaillant
Besoin calcul
S20
S15
Lacher de plis
Conception (contraintes indus)
Pli mort : un pli mort n’est pas intégré dans le calcul de la pièce ; il permet
uniquement d’obtenir des épaisseurs constantes (épaisseurs calibrées). Le
lacher de plis se fait avec une pente importante (~1/5)
1. GENERALITES CONCEPTION COMPOSITE
METHODE DE TRACE DES HAUTS / BAS DE PENTE
•
Etape 1 : Identifier la zone la plus épaisse (zone où le nombre de plis
travaillant est le plus élevé)
25 plis
travaillant
10 plis
travaillant
•
15 plis
travaillant
20 plis
travaillant
Etape 2 : à partir de la zone la plus épaisse, tracer toutes les paralèles
représentant le lacher de plis en allant vers la zone la moins épaisse. Et ainsi
de suite avec les zones d’épaisseur inférieur
5 plis
(25-20)
5 plis
(20-15)
15 plis
(25-10)
10 plis
(20-10)
1. GENERALITES CONCEPTION COMPOSITE
METHODE DE TRACE DES HAUTS / BAS DE PENTE
•
Etape 3 : Pour finir, raccorder les hauts / bas de pente
2. EXERCICE
DONNEES D’ENTREE
Données pour panneau plan
•
Panneau plan (moule plan) avec lacher de plis coté vessie
•
Zone épaisseurs (voir besoin calcul ci-contre)
•
Trou de diamètre 50 - épaisseur calibrée autour du trou (carré de
15mm)
15mm
Plis morts calibrés
•
15mm
1 raidisseurs rapporté (boulonné) en thermo-plastique ou Pre-preg
(regle pour l’appui : appui plan pour le raidisseur)
2. EXERCICE
DONNEES D’ENTREE
650
200
150
20
150
80
100
14 Plis
100
200
300
26 Plis
Effort
Effort
500
10 Plis
220
A
A
20 Plis
16 Plis
20
350
100
190
Zone plis
morts
250
200
50
Fixation
diam 6.35
Section A-A
Besoin calcul
2. EXERCICE
ENONCE
Exercices
•
Définir les hauts / bas de pentes du panneau
-
•
•
Plis travaillant
Plis morts
Zone appui constant sous raidisseur
Faire une modélisation sous CATIA V5 (sketch) des hauts / bas de
pente
Faire le tableau de drapage (répartition des plis: 35/20/20/15)