Caractérisation expérimentale et modélisation numérique des matériaux polymères chargés de fibres de verre pour la vibro-acoustique
Résumé
Dans le but de concevoir des véhicules moins polluants, les constructeurs automobiles se sont orientés entre autres vers l’allégement des structures. En effet, l’une des solutions préconisées par les ingénieurs NVH (Noise, Vibration and Harshness) est le remplacement des matériaux métalliques de certaines pièces véhicules ou moteur par des polymères ou des composites de densités moindres.De manière générale, les simulations numériques classiques qui permettent d’évaluer les performances vibratoires et acoustiques de ces matériaux ne se montrent pas suffisamment efficaces et robustes notamment pour les corrélations calcul/essai. Le recours aux matériaux polymères implique en effet que de nombreux paramètres rentrent en ligne de compte et peuvent influer sur le comportement vibro-acoustique des systèmes. Dans l’étude présentée ici, focalisée sur un carter d’huile en PA6 renforcé en fibres de verre, il sera notamment démontré que le module d’Young dépend non seulement de la température et de la fréquence mais aussi du taux d’humidité, de l’anisotropie et de la non-homogénéité du matériau liées à l’orientation et la distribution des fibres de verre.Ainsi, une caractérisation fine de ce matériau complexe a été réalisée notamment des propriétés viscoélastiques à l’aide d’essais de DMA (Dynamic Mechanical Analysis) et de la microstructure en effectuant des mesures de tomographie aux rayons X. Concernant la réponse de la structure carter , des études sur le comportement vibratoire ont été réalisées expérimentalement (analyse modale) et numériquement (modélisation éléments finis) en intégrant les spécificités de comportement du matériau renforcé. Les comparaisons du comportement global de la structure mettent en évidence les spécificités de l’utilisation de matériaux polymères dans des applications industrielles réelles, ainsi que les précautions à prendre.