E2 Architecture de renforcement

Topique

Dans ce composite, le renfort peut être agencé géométriquement de différentes manières. C'est ce type d'architecture de renfort — continue, courte ou stratifiée — qui détermine, dans ce modèle, le facteur d'efficacité d'orientation, décrit par le facteur de Krenchel. Le fait que les fibres de renfort soient disposées de manière continue et alignée, plutôt que par sections courtes et dispersées ou empilées en couches d'orientations différentes, implique que ce type d'architecture détermine, dès le départ, l'efficacité avec laquelle le renfort transmet sa rigidité dans une direction de charge donnée.

Ce facteur d'efficacité d'orientation quantifie précisément la fraction de la rigidité que chaque fibre individuelle apporterait, si elle était parfaitement alignée avec la direction de la charge, qui est réellement utilisée, en fonction de son orientation au sein de l'architecture de renfort. Lorsque les fibres sont parfaitement alignées avec la direction de la charge, ce facteur d'efficacité d'orientation atteint sa valeur maximale ; lorsque les fibres sont orientées aléatoirement ou obliquement par rapport à cette direction, ce facteur d'efficacité d'orientation est plus faible.

Ce même facteur d'efficacité d'orientation détermine la fraction de fibres effective dans la direction de la charge : la fraction de fibres qui contribue réellement au renforcement du composite dans cette direction, après prise en compte de l'inefficacité introduite par l'architecture de renforcement. Un facteur d'efficacité d'orientation élevé rapproche cette fraction de fibres effective de la fraction de fibres nominale du composite ; un facteur d'efficacité d'orientation faible la rend nettement inférieure à la fraction nominale.

Cette fraction de fibres effective dans la direction de la charge détermine en définitive le module du stratifié quasi-isotrope — un stratifié constitué de couches présentant suffisamment d'orientations différentes pour que ses propriétés dans le plan se rapprochent de celles d'un matériau isotrope, même si chaque couche individuelle reste anisotrope. Une fraction de fibres effective élevée se traduit par un module plus élevé pour ce stratifié quasi-isotrope ; une fraction de fibres effective faible se traduit par un module plus faible.

Cette fraction de fibres effective dans la direction de la charge détermine en définitive le module du stratifié quasi-isotrope. Par conséquent, ce modèle, avec son architecture de renforcement initiale, module le transfert de propriétés utilisé par un autre modèle de cet ensemble, celui qui décrit les propriétés élastiques effectives du composite. Le fait que les propriétés intrinsèques de la matrice et du renfort, déjà établies dans un autre modèle de cet ensemble, ne soient pas directement transférées à ces propriétés élastiques effectives signifie qu'elles doivent d'abord être filtrées par le facteur d'efficacité d'orientation et la fraction de fibres effective que ce modèle détermine en fonction de l'architecture du renfort.

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