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Article

1 - INTÉRÊT DES SANDWICHES

2 - MATÉRIAUX POUR LA CONSTRUCTION SANDWICH

3 - RÈGLES DE CONCEPTION

4 - FABRICATION

  • 4.1 - Technologies par voie humide (imprégnation directe)
  • 4.2 - Technologies par voie sèche (imprégnation indirecte)
  • 4.3 - Assemblage par collage
  • 4.4 - Moussage in situ
  • 4.5 - Moulage de panneaux en continu
  • 4.6 - Moulage « one-shot » à partir de tissus 3D

5 - TECHNIQUES DE JONCTION, FINITION ET COURBURE DE PIÈCES SANDWICHES

6 - APPLICATIONS

Article de référence | Réf : AM5141 v1

Règles de conception
Structures sandwiches

Auteur(s) : Christophe BINÉTRUY

Relu et validé le 24 mars 2019

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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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Auteur(s)

  • 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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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-am5141


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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.

  • 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 [21]) et la sélection de matériaux ayant les propriétés appropriées.

3.1 Introduction

  • 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.

  • Une amélioration de ce modèle repose sur des théories...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - JANNEL (J.C.) -   Polyesters insaturés UP.  -  [AM 3 445] (2004).

  • (2) - BARDONNET (P.) -   Résines époxydes (EP) – Composants et propriétés.  -  [A 3 465] (1992).

  • (3) - BIRON (M.) -   Propriétés des thermoplastiques – Tableaux comparatifs.  -  [AM 3 306] (1998).

  • (4) - GUILLON (D.) -   Fibres de verre de renforcement.  -  [A 2 110] (1995).

  • (5) - MALINOWSKY (M.) -   Structures textiles.  -  [C 2 470] (1993).

  • (6) - CARAMARO (L.) -   Fibres et fils à usage technique.  -  [AM 5 118] (2005).

  • (7)...

1 Annexe

Autres ouvrages

Journal of Sandwich Structures and materials, - SAGE Publications, Londres.

HAUT DE PAGE

2 Normes

La caractérisation de certaines propriétés mécaniques et physiques des sandwichs sont présentées ci-après. La caractérisation des peaux se fait selon les normes associées à la classe de matériau utilisée (voir en particulier l'article [AM 5 405] pour les composites).

Pour les âmes en mousse, le lecteur intéressé pourra consulter les articles  et dans lesquels les principales normes sont reprises.

  • Normes ASTM de caractérisation des structures sandwiches

  • Normes ISO et NF de caractérisation des structures sandwiches

HAUT DE PAGE

3 Fournisseurs

  • Balsa

    Advanced Materials Technology (Pty.) Ltd.

    Advanced Plastics Inc.

    AERONTEC cc

    Alcan Airex AG

    Alcan Baltek

    Ashland Distribution

    ATL Composites Pty. Ltd.

    Aurora de Colombia SA

    Auszac EcoBalsa

    Coast-Line International

    Composites Canada

    Composites One

    Core Composites

    CST –...

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