Study of the staggering method applied to pass-to-pass gaps in automated fibre placement (AFP)
Etude de la méthode de staggering appliquée aux jeux inter-bandes en placement de fibres automatisé (AFP)
Résumé
Automated fiber placement is a process for manufacturing complex geometry parts from thermoset composite materials, used in the aerospace industry. This technology requires to leave a gap between the strips deposited by successive passes in order to avoid overlaps of material. These pass-to-pass gaps cause the appearance of weakly reinforced areas, reducing mechanical performance. To mitigate the impact of these singularities (resin-rich areas), the staggering method, which consists in shifting plies of the same orientation, is often used. Although studies have shown the benefits of staggering for tensile and compressive strength, there is no standard governing this method. This article presents a state of the art as well as numerical and experimental analyses on the effects of inter-band games and staggering. Various composite plates were manufactured and studied using microstructural observations to feed a model of pass-to-pass gaps. A laminate model incorporating the parameters associated with pass-to-pass gaps and staggering was developed, and simulations to optimize manufacturing parameters were carried out. Mechanical tests were used to assess the proposed model.
Le placement de fibres automatisé est un procédé permettant de fabriquer des pièces à géométries complexes en matériaux composites thermodurcissables, notamment utilisé dans l’industrie aéronautique. Cette technologie nécessite de laisser un jeu entre les bandes déposées par passes successives afin d’éviter les superpositions de matière. Ces jeux inter-bandes provoquent l’apparition de zones faiblement renforcées, réduisant les performances mécaniques. Afin de limiter l’impact de ces singularités (zones riches en résine), la méthode de staggering, qui consiste à décaler les plis de même orientation, est couramment utilisée. Bien que des études aient montré les bénéfices du staggering pour la résistance en traction et en compression, aucune norme ne régit cette méthode. Cet article présente un état de l’art ainsi que des analyses numériques et expérimentales sur les effets des jeux inter-bandes et du staggering. Différentes plaques composites ont été fabriquées et étudiées à l’aide d’observations microstructurales afin d’alimenter une modélisation des jeux inter-bandes. Un modèle de stratifié incorporant les paramètres associés aux jeux inter-bandes et au staggering a été développé, et des simulations visant à optimiser les paramètres de fabrication ont été réalisées. Des essais mécaniques ont permis d’évaluer la pertinence du modèle proposé.
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
|---|---|
| Licence |