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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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Fabrication
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3. Règles de conception
Bien que généralement conçues pour être soumises à des efforts en flexion, les structures sandwiches le sont aussi pour répondre à d'autres exigences, comme l'isolation thermique, acoustique, etc.
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Le choix du type de sandwich dépend surtout de son application. Les principaux objectifs du concepteur d'un « sandwich » sont de choisir les matériaux appropriés constituant la structure, ainsi que de déterminer les épaisseurs respectives des peaux et de l'âme de façon à résister aux moments fléchissants, au cisaillement, et aux contraintes axiales induites par les forces appliquées sur les éléments de construction du sandwich (figure 20).
Généralement, la conception est basée sur la théorie des sandwiches (théorème des poutres homogènes Structures sandwiches[21]) et la sélection de matériaux ayant les propriétés appropriées.
3.1 Introduction
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La différence principale entre une coque sandwich et une coque homogène est la contribution significative du cisaillement transversal à la déformation de la coque. De plus, certaines dérivées des fonctions représentant les champs de déplacement sont discontinues dans l'épaisseur de la coque. Tout cela fait que les théories basées sur les hypothèses de Kirchoff-Love sont en toute rigueur inapplicables au cas des structures sandwichs.
Néanmoins, les modèles les plus utilisés sont basés sur les hypothèses de Kirchoff-Love ou de Reissner-Mindlin, qui supposent un déplacement linéaire dans l'épaisseur. Cela conduit à la théorie des stratifiés classiques qui définit des tenseurs de rigidité équivalente en flexion et membrane. Dans le modèle de Kirchoff-Love, le champ de déplacement est linéaire par rapport à z et la déformation transversale est nulle. Étant donné l'importance de la déformation transversale d'une structure sandwich, ce modèle s'avère inadapté à la modélisation de l'âme. Par contre, il pourra être retenu pour la modélisation des faces.
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Une amélioration de ce modèle...
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Règles de conception
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