Brevet FR2112116A1 — publié le 19720616

La présente invention, due aux travaux de Monsieur André LOUPERE de la Société Aquitaine pour la Coordination de Techniques et de Recherches Appliquées (SACTRA), est relative à une structure cellulaire conçue pour s'opposer aux diverses 5 sollicitations mécaniques (traction, compression, cisaillement, flexion et torsion) et comportant pour résister à ces sollicitations les éléments de cloisonnement nécessaires (semelles, âmes, voiles et raidisseurs longitudinaux). La demande de brevet français déposée le 30 mai 1969 10 au nom de la demanderesse, pour "Structure cellulaire présentant une forte raideur et de très bonnes caractéristiques d'amortissement", a fait connaître une telle structure dont les cellules sont formées chacune d'un caisson intérieur et d'un caisson extérieur entre lesquels est logé un moyen 15 d'amortissement; le caisson intérieur est fixé par une de ses faces à l'un des éléments de cloisonnement, par soudage, boulonnage, rivetage ou collage. Le brevet précité indique les différents matériaux utilisable? dans cette structure, tant pour les caissons 20 que pour le. moyen d1 amortissement-. L~> présente invention se propose de modifier ce type de strxict.nre cellulaire à caissons de manière à en accroître encore la raideur» l'endurance aux efforts alternas (vibrations et oscillations) ~ ainsi que le coefficient à1 Giacr-25 tissement. Elle a pour objet structure cellulaire dans laquelle chaque cellule est forjr-ée d'un caisson intérieur enveloppé par un caisson extérisn? snfcre lesquels est logé un moyen d'amortissement caractêris-â en. ce que le caisson 30 intérieur est libre sur toutes ses faces, mais les deux caissons coopèrent entre eux par accouplement entra elles et avec jeu de nervures en chevrons mâles et femelles dirigées intérieurement â la cellule. Suivant 1'invention, le moyen d'amortissement intérims posé entre les deux caissons, "vient remplir également les jeux entre chevrons mâles et femelles. Comme dans le brevet précité, le moyen d•ar3crt.tsss«nent i-ere ac-ns? t-ifcnê par un matériau visvo-s;!o?5t.iqry?. coulé on injoetë (résine «poxyde? - BAD ORIGINAL! i 70 39769 2 2112116 polyurêthane ou autre), des billes ou granulés en matériau ductile ou plastique, des lames ressorts, éventuellement en combinaison. L'invention présente encore d'autres particularités 5 qui lui sont propres, et celles-ci apparaîtront bien au cours de la description qui va suivre se référant au.dessin ci-annexé montrant quelques exemples non limitatifs de réalisation de la structure cellulaire qui vient d'être .définie. Sur ce dessin: 10 - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une portion de structure selon l'invention utilisable pour cloison ou plancher, poutre ou bâti de vibrations, coupe prise suivant le plan I-I de la figure 2, - la figure 2 est une vue par au-dessus d'une cellule 15 de la figure 1, après coupe suivant le plan II-II de la figure 1, . -la figure 3 est une vue en coupe transversale d'une portion de structure selon 1'invention pour coque cylindrique ou sphérique. • -.; 20 ~ la figure 4 est une vue en coupe longitudinale d'une portion de structure selon l'invention conçue pour l'amortissement des oscillations de flexion. Comme représenté par les figures 1. et 2, chaque cellule de la structure comporte un caisson extérieur 10 2.5 auquel an a donné extérieurement, dans cet exemple, une section longitudinale rectangulaire et une section horizontale transversale carrée; ce premier caisson enveloppe avec un espacement constant un second caisson 11, sans aucun point de fixation sur les différents éléments de cloisonnement. 3fï Les deux caissons présentent intérieurement des nervures en chevrons, des nervures mâles 12 sur le caisson extérieur et des nervures femelles 13 sur le caisson intérieur; la figure 2 montre la forme en chevrons de ces nervures et la figure 1 -l'engagement de ces nervures entre elles. Comme on le voit, 35 le dimensionnement est tel que chaque nervure mâle joue librement dans la nervure femelle correspondante, en sorte que le matériau d'amortissement convenablement choisi remplit BAD ORIGINAL 70 39769 3 2112116 à la fois le volume de l'espacement entre les caissons et les jeux ménagés entre nervures. Ainsi se trouve augmentée la quantité de matériau d'amortissement disponible. Chaque caisson sera fabriqué en deux moitiés 5 longitudinales et les deux demi-caissons d'un même caisson seront réunis par soudure 14. Etant donné le dessin relativement complexe des caissons sous une épaisseur de paroi qui pourra descendre à 0,8 mm, leur fabrication en série se fera par moulage sous pression ou moulage avec noyau mobile. 10 Afin d'obtenir une structure très légère, on uti lisera de préférence comme matériau ductile de ces caissons un alliage d'aluminium. On pourrait cependant utiliser un matériau plastique durcissable armé de fibres incorporées. La réunion des différentes cellules complètes entre 15 elles peut, comme le montre la figure 1, être réalisée par des soudures en 15. Elle peut aussi, comme le montre la même figure, être réalisée par des fils d'acier précontraint 16 noyée dans le matériau amortisseur plastique avec collage des faces latérales en 17 à l'araldite. Les fils d'acier ont 20 pour rôle d'absorber les efforts de traction qui se produisent au cours d'une flexion. Ces structures sont utilisables comme cloisons, planchers ou panneaux légers; les caissons étant en alliage d'aluminium, elles peuvent être obtenues avec une faible 3 25 masse spécifique, de 0,2 à 0,8 kg/dm de volume fermé. Les chevrons concourent à la résistance locale à la flexion et aux efforts de "poinçon". On peut améliorer l'isolation thermique par un revêtement supplémentaire 18 (fig. 1), en tissu de verre par exemple, sur les faces de la structure. 30 Si ces même structures sont utilisées comme poutres à section carrée ou rectangulaire ou bâti de vibration, on les réalisera avec une masse spécifique de l'ordre de 0,6 à 3 1 kg/dm . Les chevrons participent à la raideur d'ensemble, apportent de la raideur locale à la flexion et augmentent le 35 travail d'amortissement. La figure 3 montre une structure réalisée avec le même type de cellules, mais comme cette variante convient pour 70 39769 4 ?112116 les coques cylindriques ou sphêriques, les caissons seront fabriqués avec une forme arquée, avec possibilité de renforcement de la structure par des fils ou câbles d'acier; la masse spécifique atteindra pour ce genre d'applications 3 5 une masse spécifique de 0,9 à 1 kg/dm de volume fermé. Selon les figures 1 à 3, les différentes cellules • sont soudées les unes aux autres par les faces de mêmes dimensions; il est évident que ceci n'est pas limitatif. Par exemple deux semelles parallèles réalisées par un assemblage 10 conforme à la figure 1 peuvent être réunies entre elles par des âmes intermédiaires espacées régulièrement et disposées en croix entre elles, perpendiculairement aux semelles, ces âmes étant constituées par la même technique que les semelles. Ce montage, convient pour les poutres à grande inertie et à 3 15 grande portée; la masse spécifique est de 0,2 à 0,3 kg/dm de volume fermé, les caissons étant toujours en alliage d'aluminium. Lorsqu'une structure sera soumise à des oscillations de flexion, ou adoptera le type de cellule suivant la figure 4 20 qui diffère des exécutions précédentes uniquement par la disposition suivante: Le caisson intérieur 11 est fabriqué avec une forme arquée et au moment de l'assemblage avec le caisson extérieur droit, il est déporté longitudinalement et toujours dans le 25 même sens pour les cellules en ligne; le déport est établi de manière que subsistent bien que variables, un espacement en tous points entre les deux caissons et les jeux entre nervures mâles et femelles coopérantes. On crée ainsi par cette disposition une raideur 30 à la flexion à caractéristique non linéaire, ce qui s'oppose à l'entretien des oscillations correspondantes. La masse spécifique de volume fermé pour cette variante évolue entre 0,4 et 0,6 kg/dm"^. Les exemples précédents ont montré que l'invention 35 permet de réaliser des structures cellulaires de très faible 3 masse spécifique comprise entre 0,2 et 1 kg/dm suivant les cas, structures données d'une très grande raideur et de à 70 39769 5 2112116 bonne endurance aux efforts alternés. Leur coefficient d'amortissement est très élevé et est compris entre celui d'un alliage de magnésium et celui du caoutchouc. Les techniques modernes de fonderie permettent, par un accroissement progressif des épaisseurs (voir figure 3) de conditionner les joints entre cellules par des soudures "bout à bout"; la qualité de ces soudures exécutées automatiquement sera contrôlée par un procédé aux ultra-sons. Ces structures peuvent être douées de très bonnes qualités d'isolation thermique, et acoustique. L'isolation thermique conduit à un choix judicieux du matériau plastique d'amortissement et on devra veiller à une réduction maximum des ponts thermiques; on a vu plus haut que les cloisons ou planchers peuvent être pourvus d'un revêtement supplémentaire d'isolation thermique. L'isolation acoustique est bonne grâce à la très faible valeur des surtensions aux résonances 3 à 8 de ces structures; on devra assurer la communication entre les cavités intérieures des différentes cellules, par exemple en pratiquant des orifices de passage à travers les parois des caissons, en des points tels que 19 sur la figure 1. L'invention est applicable à toute structure soumise à un environnement mécanique, et/ou acoustique, et/ou thermique de conditions sévères; il y a lieu de citer à ce sujet: - les bâtis de vibrations - les structures et panneaux très légers dans le domaine aérospatial - les poutres et panneaux à âmes ou croix pour grandes portées et charges élevées - tout bâti ou châssis supportant une source quelconque d'excitation alternée: machines-outils, telles que les rectifieuses, moteurs, turbo-machines etc... 70 39769 6 2112116 REVENDICATIONS 1°/ Structure cellulaire dans laquelle chaque cellule est formée d'un caisson intérieur rigide enveloppé par un caisson extérieur rigide entre lesquels est logé un moyen d'amortissement, caractérisée en ce que les deux 5 caissons coopèrent entre eux sans contact direct par accouplement entre elles de nervures en chevrons mâles et femelles dirigées intérieurement à la cellule. 2°/ Structure cellulaire suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le moyen d'amortissement comble tout le volume entre les caissons 10 ainsi qu'un jeu laissé entre chevrons mâles et femelles. 3°/ Structure cellulaire suivant la revendication 1, caractérisée en.ce que chaque caisson est constitué de deux demi-caissons réunis entre eux par soudure. 4°/ Structure cellulaire suivant la revendication 3, caractérisée 15 en ce que chaque demi-caisson est obtenu par moulage sous pression ou noulage avec noyau mobile. - . 5°/ Structure cellulaire suivant la revendication .1, caractérisée en ce que deux cellules adjacentes quelconques sont assemblées en ligne par soudure, l'épaisseur en contact des parois étant renforcée aux points de 20 soudure. 6°/ Structure cellulaire suivant la revendication 1, caractérisée en ce que deux cellules adjacentes quelconques sont assemblées en ligne par collage à la résine et par des fils d'acier précontraint noyés dans le moyen d1 amortissement. 25 7°/ Structure cellulaire suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les deux caissons d'une même cellule ont une forme droite et sont régulièrement espacés entre eux en tous points. 8°/ Structure cellulaire suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les deux caissons d'une mène cellule ont une forme arquée et sont 30 régulièrement espacés entre eux en tous points. 9°/ Structure cellulaire suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le caisson intérieur est arqué et il est assemblé au caisson extérieur qui est droit. B. 3-862-3 PG Revendications déposées après premier projet d'avis docunentaire.