Méthodes de pré-dimensionnement des équipements sous pression en composite à matrice thermoplastique
Résumé
La fabrication des équipements sous pression (ESP) en matériaux composites à matrice thermoplastique par enroulement filamentaire avec système de chauffage laser a été développée par le CETIM pour proposer aux industriels des produits à grande cadence de fabrication avec des réductions de coût associées. Cet article porte sur les méthodes de calcul de l’ESP. Différents modèles sont considérés, fondés sur différentes hypothèses afin de bien comprendre le rôle des paramètres de conception (géométrie, orientation, ...). Les ESP peuvent être décomposés en deux zones utiles (la virole et le dôme) et une hypothèse d’axisymétrie (géométrie, chargement et matériau) peut être introduite. Les choix de modélisation dépendent du rapport entre l’épaisseur et le rayon (e/R). Au niveau de la virole, si ce rapport est petit (e/R>=0.1), on peut utiliser un modèle de plaque. Si on élimine en plus la zone d’interaction avec le dôme, on obtient un modèle de membrane en traction biaxiale. Par contre, si l’épaisseur est assez grande par rapport au rayon (e/R>0.1), il faut le prendre en compte en adoptant un modèle 3D. Au niveau du dôme, comme de la virole, la solution de type membrane est isostatique et elle est pilotée uniquement par la forme de la génératrice. En raison de l’incompatibilité des solutions en membrane de la virole et du dôme, un modèle d’interaction entre les deux parties est mis en place afin de prendre en compte les effets de bord dans la virole.