Objectifs :
L'apprenant sera capable :
- de décrire les causes et les conséquences des endommagements tels que la porosité, le désalignement de fibres, la fissuration et le délaminage,
- d'expliquer les conséquences de l'état de contrainte générant les effets de bord et leur conséquence sur la tenue de la pièce,
- de décrire les conséquences d'un trou dans un composite et les influences de la séquence d'empilement, du vieillissement et de la résine sur la tenue de la pièce,
- de citer les principales causes d'impact, décrire l'allure générale des dommages causés, expliquer le seuil de visibilité et chiffrer l'influence de l’impact sur la tenue en compression d'une pièce en composite,
- de démontrer pour quelle forme de projectile la dangerosité de l’impact est moindre
- d'expliquer l’influence de la résine, du drapage et de la séquence d’empilement sur la tenue de la pièce trouée et sur la tenue aux chocs.
Résumé :
La plupart des endommagements, imputables à la fabrication, telle que la porosité, ou à une agression externe tels que les délaminages causés par impact, diminuent considérablement les caractéristiques mécaniques des composites.
Les effets de bord, conséquence du choix de la séquence d'empilement des plis, néfastes dans certains cas, peuvent être bénéfiques dans d'autres cas : par exemple pour une pièce trouée non habitée.
La présence d'un trou dans une pièce diminue sa résistance en traction de la moitié de sa valeur.
Mais l'endommagement en bord de trou (effet de bord) diminue la surcontrainte Kt et, de ce fait, améliore la tenue d'une pièce trouée soumise à la traction.
Les impacts sur les composites, même de faible énergie, peuvent avoir des conséquences catastrophiques sur la tenue de la pièce. Par exemple une chute d'outil peut occasionner des délaminages internes, non visibles de l'extérieur, mais causant 50 % de chute de caractéristiques.
De ce fait, dans l'atelier, il est impératif que les agents de fabrication et le personnel d'encadrement ne cachent aucun type d'incident afin de faciliter leur prise en compte par le bureau d'études.
- l'hygrothermie : l'humidité relative et la température,
- les agents extérieurs type fluide et solvant.
L'affinité de la matrice vis à vis de certains solvants favorise leur pénétration très loin dans l'épaisseur du matériau et permet l'apparition de dommages tels que des micro-fissures irréversibles.
Objectif :
Il sera possible à l'apprenant de distinguer le comportement au feu de structures en alliage léger de celles réalisées en matériaux composites à matrice thermodurcissable renforcée de fibres de verre et de carbone.
Résumé :
Sur la base de l'hypothèse qu'une structure doit à la fois rester résistante mécaniquement au feu et étanche à la pénétration de flamme, la tendance générale est en faveur des composites carbone qui se dégradent moins rapidement que l'alliage léger.
Ainsi, pour l'essai de tenue à la flamme, l'alliage léger est perforé très rapidement par fusion tandis que le composite carbone se délamine certes, mais ne se perfore pas après 10 min d'essai.
L'essai de résistance au feu sous chargement en flexion conclut à la supériorité de l'alliage léger dans le cas d'une pièce monolithique mais conclut à la supériorité du composite carbone en structure sandwiches (très largement répandues en aéronautique).
Bien entendu, ces tendances doivent être confirmées par des essais représentatifs de la réalité, comme l'exige la réglementation en vigueur.
Objectif :
L'apprenant pourra expliquer la meilleure protection contre le phénomène de corrosion galvanique entre une pièce en alliage d'aluminium et une autre en matériaux composites renforcés de fibres de carbone.
Résumé :
Les matériaux composites seuls ne se corrodent pas. Néanmoins, leur utilisation à proximité de matériaux métalliques pose le problème de corrosion galvanique.
Tous les matériaux sont concernés par la corrosion galvanique, mais certains couplages sont plus sévères que d'autres.
Dans le cas de couplage du composite à renfort carbone avec le titane et les aciers inoxydables, la corrosion est très faible voire nulle.
Dans le cas de couplage avec les alliages d'aluminium et les aciers non inoxydables, la corrosion du matériau métallique est forte. La solution est d'isoler le composite carbone par l'utilisation, soit d'un stratifié fibre de verre ou d'aramide en tant que dernier pli du composite, soit d'un primaire et d'une finition.
Ce principe de protection ou d'isolation du matériau le plus noble est général et peut être appliqué à d'autres configurations d'assemblage.
Objectifs :
L'étude de ce cours permettra à l'apprenant de :
- distinguer les effets de la foudre sur un aéronef en fonction de la zone de l'appareil,
- citer les précautions et protections à employer sur les pièces en matériaux composites, en fonction de la zone de l’appareil.
Résumé :
La foudre est un phénomène météorologique naturel qui peut toucher un avion passant à proximité de son trajet. Un avion commercial est généralement touché une à deux fois par an.
Un avion entièrement métallique subit généralement peu d’endommagements car il évacue le courant de foudre du fait de sa conductivité.
Un avion constitué de structures et pièces en composite est par nature globalement moins conducteur et ses constituants en composites doivent être protégés pour ne pas connaitre d’endommagements trop importants, remettant en cause sa mission. Les zones d’attachement de l’arc (zone d’impact et zone balayée par la foudre) sont protégées par un grillage métallique et des bandes parafoudre (localement).
Objectifs :
L'apprenant possèdera les éléments nécessaires permettant :
- d'expliquer le phénomène de coup de foudre sur un aéronef et d'analyser les phénomènes en découlant,
- d'analyser ce qu'est la continuité électrique dans un avion,
- d'expliquer les moyens à mettre en œuvre pour éviter les défauts de continuité électrique vis-à-vis des "agressions" électriques, électromagnétiques et électrostatiques qu'un aéronef doit gérer pendant sa mission.
Résumé :
La continuité électrique entre les différentes pièces d’un avion est primordiale au fonctionnement de l’avion et de ses instruments. L’introduction de grand volume de matériaux composites peu conducteurs génère un défaut de continuité important. Il s'agit donc de rétablir cette continuité pour assurer la sécurité des passagers et le bon fonctionnement de l’avion.
La foudre, les ondes électromagnétiques et les charges électrostatiques sont les trois principales causes d’un dysfonctionnement en cas de défaut de continuité.
Pour y remédier, il est nécessaire d’adopter :
- un réseau métallique sur les structures composites,
- des systèmes d’évacuation des charges électrostatiques et des courants de foudre (grillage, schoopage),
- des protections spécifiques comme la pose de mastic sur les fixations (têtes de boulons) pour éviter les phénomènes d’étincelage, notamment en zone carburant.