Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Les structures dites « sandwiches » résultent de l'assemblage par collage ou soudure de deux peaux minces sur une âme plus légère et de plus faibles caractéristiques mécaniques qui maintient leur écartement et transmet par cisaillement les actions mécaniques d'une peau à l'autre. Ce dossier présente le concept de structure sandwich au travers d'une description de la nature et des propriétés des matériaux constitutifs, de quelques notions relatives à la conception des pièces sandwiches, des principales méthodes de fabrication, des techniques de jonction et finition, et des différentes applications
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The so called "sandwich" structures are produced by gluing or welding two thin skins on a lighter core with lower mechanic characteristics which maintains their spacing and transmits by shearing mechanical actions from one skin to the other. This article presents the sandwich structure concept through a description of the nature and properties of the constitutive materials, several notions related to the design of sandwich parts, the main manufacturing methods, bonding and finishing techniques and the various applications.
Auteur(s)
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Christophe BINÉTRUY : Professeur au département Technologie des polymères et composites et Ingénierie mécanique de l'École des Mines de Douai - Responsable du groupe Composites
INTRODUCTION
Les structures dites « sandwiches » occupent une place importante dans le domaine de la construction des pièces composites. Elles sont présentes dans pratiquement tous les domaines d'application. Ces structures résultent de l'assemblage par collage ou soudure de deux peaux (ou semelles) minces sur une âme (ou cœur) plus léger et de plus faibles caractéristiques mécaniques qui maintient leur écartement et transmet par cisaillement les actions mécaniques d'une peau à l'autre.
Ce dossier présente le concept de structure sandwich au travers d'une description de la nature et des propriétés des matériaux constitutifs, de quelques notions relatives à la conception des pièces sandwiches, des principales méthodes de fabrication, des techniques de jonction et finition, et des différentes applications.
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Présentation
Intérêt des sandwiches
En anglais
6. Applications
Les fabricants de matériaux pour âmes de structures sandwiches prévoient l'entrée des composites sandwichs dans un nombre croissant d'applications où la résistance, la rigidité, et l'allègement seront des critères importants.
Historiquement, le concept de séparation de deux faces travaillant de façon combinée est attribué au français Duleau en 1820. Il faut attendre plus d'un siècle pour voir la première utilisation de masse de cette construction. Ainsi, au cours de la seconde guerre mondiale, l'avion Mosquito, produit par De Havilland en Angleterre, possédait un fuselage en structure sandwich contreplaqué/balsa/contreplaqué (figure 33). De même, l'hydravion Catalina PBY de la marine américaine était réalisé à l'aide de panneaux sandwichs (âme en balsa et peaux en aluminium) afin de résister aux impacts répétés sur l'eau lors des amerrissages. Suite à cette performance, l'industrie nautique a commencé à utiliser les matériaux sandwichs intégrant des peaux en composite. Plus tard, ce fut la sonde lunaire Ranger qui fut pourvue de panneaux sandwichs dans le but d'amortir les chocs lors de l'alunissage.
Actuellement, le principal consommateur de matériaux sandwichs est le secteur des transports.
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Dans le domaine de la construction navale, des panneaux sandwichs avec une âme en balsa étaient déjà utilisés dans les années 1970 pour l'isolation thermique des cuves placées à bord des tankers. Ces matériaux sandwichs étant de plus en plus utilisés, ils ont finalement été testés et reconnus en tant que matériaux de construction navale par plusieurs pays (USA, Japon, France, Angleterre...) et n'ont cessé d'évoluer.
Le plus grand bateau existant, d'une longueur de 73 mètres, vient d'être construit par la marine suédoise à l'aide de panneaux sandwichs formés de fibres de carbone, de résine vinylester, et d'une âme en mousse. Outre le gain de poids et la rigidité apportés par ces structures sandwiches, le bateau présente une signature magnétique restreinte. Les superstructures utilisent les mêmes matériaux et ont été également dessinées pour diminuer la signature radar et thermique.
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Dans le secteur ferroviaire, les nouveaux modes de transport requièrent des matériaux révolutionnaires. Le matériau sandwich est utilisé, par exemple,...
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