Les atouts des tricots à mailles cueillies comme renforts de matériaux composites expliqués à des élèves-ingénieurs en mécanique

Knitted reinforcements are not much used for structural pieces in composite materials because they present some weaknesses: low fibre ratio, complex fibre orientation, low Young's and shear moduli and breaking strength in comparison with woven reinforcements. Nevertheless, a knitted reinforcement has some interesting advantages: interlaminar fracture touchness, easy shaping thanks to an important extensibility and then ability to directly manufacture 3D-multiaxial composite reinforcements. Mots clefs : tricot, renfort, materiaux composites, ingenieurs 1 Contexte Cet enseignement est destine a des eleves ingenieurs mecaniciens en fin de cursus dans le cadre d'une unite d'enseignement de perfectionnement en materiaux composites : mise en oeuvre, caracterisation du renfort fibreux . en adequation avec la competence mulhousienne en science des fibres. Ces etudiants sont sensibilises egalement aux autres techniques d'obtention des renforts et leurs caracteristiques mecaniques : tressage, tissage, mat. Dans les pieces de structure, les renforts communement utilises sont tisses, tresses ou deposes par enroulement filamentaire. Les renforts tricotes sont peu utilises exceptes pour les multiaxiaux obtenus par maille jetee. Suivant le procede de tricotage utilises les renforts obtenus peuvent etre tres deformables ou quasi-indeformables. L'objectif est de donner les bases du materiau tricote aux etudiants afin qu'ils comprennent son comportement mecanique et son potentiel comme renfort. Les proprietes du materiau composite obtenu ne sont pas detaillees ici avec les etudiants car il fait l'objet d'un enseignement sur la mise en oeuvre et la caracterisation des materiaux composites. 20 Congres Francais de Mecanique Besancon, 29 aout au 2 septembre 2011 2 2 Le materiau tricote Dans une premiere etape, le materiau tricote de base est presente aux etudiants. L'eleve-ingenieur doit comprendre qu'il s'agit d'une structure dans laquelle le fil est contraint en flexion et soumis a des frottements aux points de contact entre les fils. Le materiau fibreux obtenu est elance, heterogene et anisotrope. Il est a ce stade tres deformable et plus ou moins elastique du fait des frottements. Des travaux pratiques sur machines rectilignes manuelles leur sont dispenses. Ils sont alors confrontes au procede et caracterisent le materiau qu'ils ont realise. Un tricot est une surface textile constituee de boucles ou mailles entrelacees les unes aux autres [1]. Il existe deux procedes de tricotage : la maille cueillie et la maille jetee, donnant respectivement des tricots trame et des tricots chaine. Le sens de production est nomme sens colonne, alors que le sens travers correspond aux rangees. Les tricots a mailles cueillies sont obtenus au minimum avec un seul fil qui forme des mailles rangee apres rangee et est donc totalement detricotable. Les tricots a maille jetees sont constitues de nappes de fils paralleles entre eux et ne peuvent donc pas etre detricotes. Les tricots en tant que renfort sont peu utilises du fait de differentes faiblesses : • la geometrie d’une maille donne une orientation des fibres assez complexe dans l’espace et un faible taux de fibres des composites (Fig. 1). • Les proprietes mecaniques des materiaux composites obtenus a partir de renforts tricotes en particulier les modules d’Young, de cisaillement et la force de rupture sont plus faibles que lorsque le renfort est tisse [2,3]. • Les fibres utilisees dans les renforts structuraux (verre, carbone) sont peu resistantes aux grandes courbures ce qui entraine des casses de fibres lors de la formation des boucles.