Influence of prepreg parameters on the interlaminar consolidation of fiber reinforced thermoplastic laminates manufactured by vacuum-bag-only process
Influence des paramètres matériaux sur la consolidation interlaminaire de stratifiés thermoplastiques consolidés par VBO
Résumé
To better understand the influence of the prepreg parameters such as surface roughness, fibres/matrix distribution (e.g. presence or absence of pure matrix layer on the prepreg surface) and initial matrix crystallinity, two different carbon fibres/Poly-Ether-Ketone-Ketone prepregs are used to fabricate unidirectional laminate by Vacuum-Bag-Only (VBO) process. By an in-situ monitoring set-up, the laminate thickness and the temperature difference along the thickness direction are measured throughout the consolidation cycle. The quality of laminate is assessed in terms of interlaminar shear strength and void content. A finite element model has been developed to describe the intimate contact establishment by the deformation of surface roughness between the glass transition temperature and the melting temperature of the matrix. In particular, the model takes into account the real profilometer data and the variable Young’s modulus of matrix in terms of temperature and crystallinity. Finally, the high influence of the matrix crystallinity degree and the surface roughness on the intimate contact phenomenon is highlighted.
Pour mieux comprendre l'influence des paramètres matériaux comme la rugosité du pré-imprégné, la distribution fibres/matrice, ou encore le degré de cristallinité, deux pré-imprégnés PEKK/fibres de carbone sont utiliser pour la fabrication de stratifiés unidirectionnels par procédé VBO. A l'aide d'un suivi de consolidation in-situ les évolutions d'épaisseur et de gradient de température sont suivis tout au long du cycle de consolidation. La qualité finale des stratifiés est évaluée par essais ILSS et par estimation du taux de porosité. Un modèle éléments finis est développé pour décrire le phénomène de contact intime dû à la déformation des rugosités de surface pour des températures entre la température de transition vitreuse et la température de fusion. Le modèle prend notamment en compte les données profilométriques obtenues expérimentalement et l'évolution du module d'Young en fonction de la température pour différents degrés initiaux de cristallinité. Au final, l'article met en avant le fort impact de la cristallinité et de la rugosité du pré-imprégné sur la mise en contact des plis.
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