E1 Constituants : Matrice et Renforcement

Topique

Ce composite est composé de deux constituants, la matrice et le renfort. Les fractions volumiques et les propriétés intrinsèques de chacun constituent les données d'entrée de ce modèle. La combinaison de la matrice et du renfort implique que leurs fractions volumiques sont définies par un équilibre : la somme des fractions volumiques de la matrice et du renfort est égale au volume total du composite. Ainsi, la connaissance de l'une des deux fractions suffit à obtenir l'autre par différence.

La fraction volumique de chaque constituant peut également être convertie en sa fraction massique correspondante, et inversement : la masse de chaque constituant étant le produit de son volume et de sa masse volumique, la connaissance des masses volumiques de la matrice et du renfort permet de convertir la fraction volumique en fraction massique, et inversement. La connaissance de la masse volumique de chaque constituant rend cette conversion possible dans les deux sens.

Cette même fraction volumique, ainsi que les densités de phase de la matrice et du renfort, déterminent également la densité du composite final, selon la règle des mélanges : la densité du composite est la moyenne de la densité de la matrice et de la densité du renfort, pondérées chacune par sa fraction volumique. Une fraction volumique de renfort plus élevée, lorsque le renfort est plus dense que la matrice, entraîne une densité plus élevée du composite final ; une fraction volumique de renfort plus faible entraîne une densité plus proche de celle de la matrice seule.

Le renfort de ce composite, outre sa fraction volumique et sa densité, possède sa propre géométrie, caractérisée par son rapport d'aspect : le rapport entre sa longueur et son épaisseur ou son diamètre. Un rapport d'aspect élevé confère au renfort la forme d'une fibre longue et continue ; un rapport d'aspect faible confère au renfort la forme d'une particule courte ou d'une fibre hachée.

Ainsi, ce modèle, avec sa matrice et son renfort initiaux, sert d'entrée à deux autres modèles de cet ensemble : l'un décrivant les propriétés élastiques effectives du composite et l'autre décrivant ses propriétés thermiques effectives. Le fait que les fractions volumiques, la densité du composite et le rapport d'aspect du renfort soient établis ici permet à ces deux autres modèles de partir directement de ces valeurs, sans avoir besoin de les redéfinir.

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