WO2012119762A1 - Procede de realisation d'une preforme comportant au moins deux troncons presentant des epaisseurs differentes - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for producing a preform formed of reinforcement layers with a fibrous structure and comprising at least one wall portion formed of two sections having different thicknesses.
- the composite materials composed, principally, of preforms formed by stackings of reinforcement layers with a fibrous structure, and of a matrix generally consisting of a plastic material (thermoplastic or thermosetting resin) ensuring the cohesion of the structure, are a job more and more frequent in many industries and especially in the aerospace industry.
- these parts made of composite materials require preforms having at least one wall portion formed of two sections having different thicknesses.
- these preforms are formed of a stack of reinforcement layers with a fibrous structure and the two sections of different thicknesses are connected by an intermediate section of decreasing thickness obtained by gradually decreasing the number of layers constituting said intermediate section. .
- This solution therefore consists in producing an intermediate section whose function is to ensure the transmission of the forces requesting the upper section section to the lower section section.
- the present invention aims at overcoming these drawbacks and its main objective is to provide a method for producing a preform comprising two sections having different thicknesses, making it possible to produce said sections in continuity with one another, without requiring of intermediate section of decreasing thickness.
- the invention provides a method for producing a preform formed of a stack of reinforcement layers with a fibrous structure and comprising at least one wall portion formed of two sections having different thicknesses consisting of a section, said first section, of greater thickness, consisting of a stack of m layers and a section, said second section, of lower thickness, consisting of a stack of n layers with n ⁇ m, the said method consisting, according to invention:
- the structural weakness of the preform resulting from the difference in thickness between two contiguous sections is therefore compensated by the presence of seam lines positioned so as to guarantee against any risk of delamination of the m layers of the section of greater thickness. .
- the seam lines are advantageously furthermore made according to the invention by means of yarns having a high tensile strength, such as "Kevlar®" yarns or carbon yarns.
- Such a quick and easy implementation method therefore makes it possible to make abrupt changes in thicknesses without risk of embrittlement of the preforms, and thus leads to the elimination of the intermediate segments currently required.
- This method also applies not only to the production of preforms formed of a stack of layers in one piece, but also to the production of preforms composed of the assembly of elementary preforms, and for this purpose
- said elementary preforms advantageously have, for each section of greater thickness, complementary overlapping faces of shapes adapted to be superposed and assembled by stitching.
- One of the applications consists in locally reinforcing the structure of a preform by means of an elementary preform assembled by sewing according to the invention.
- Another application consists in the production of a preform with a fibrous structure composed of a skin with a fibrous structure on which fibrous structure profiles each having an extended core of a sole, arranged so as to form structural knots, are joined together.
- the method according to the invention consists in covering the sole of the profiles with a fibrous structure band, called a heel, of conjugated width of said sole, the heel positioned on the crosspieces:
- FIG. 1a is a partial perspective view of a preform made in particular by the implementation of the method according to the invention
- - And Figure 1b is an enlarged detail view of this preform shown partially in section.
- the preform shown in FIG. 1a by way of example of application of the method according to the invention consists of a flexible preform with a fibrous structure intended for the production of an aircraft door of the type described in particular in the FR 2 patent. 928 620.
- This preform comprises a skin P on which are secured, for example by sewing, profiles with a fibrous structure arranged to form a mesh consisting of sections L, said longitudinal members, in one piece, between which stretch sections of T profiles, said sleepers.
- each spar L consists of a profile having the shape of an I constituted by assembling two sections L1, L2 having the shape of a [having a core 1 extended by two wings 2, 3 forming, after assembly, the upper and lower soles of said spar.
- the assembly of the two sections L1, L2 is achieved by means of seam lines such as 14 extending along the outer contour of the core 1.
- each spar L is covered with a heel Ti consisting of a fibrous structure band of conjugate width of said upper flange, so as to form with the latter a global sole of thickness SL.
- each crosspiece T consists of a profile having the shape of an I constituted by assembling two profiles ⁇ , T2 having the shape of a [having an extended core 4 of two wings 5, 6 forming, after assembly, the upper and lower soles of the said cross.
- each profile T1, T2 constituting a crossbar T is extended, relative to each wing 5, 6, of a section 4a itself extended by a wing 7 for securing each cross member T on the web of a spar L, in a position where the lower flange 6 of the crosspieces T abuts the bottom flange 3 of the spars L.
- each crosspiece T has, in addition, a height greater than that of the core 1 of the longitudinal members L, adapted so that the upper wings 5 said sleepers are offset, relative to the upper wings 2 of the longitudinal members L, a height equal to the thickness of the heel TL.
- the upper sole 5 of the ties T is, in addition, also covered with a heel T T :
- Such a preform thus comprises structural nodes composed of the assembly of two crosspieces T and a longitudinal member L, the upper sole of the crosspieces T consists of a preform consisting of the superposition of the upper wings 5 of the profiles T1 and 12 and TR heel :
- each of these structural nodes is designed to facilitate the subsequent molding of the preform through the realization of T cross members having a core 4 of greater height than that of the core 1 of the longitudinal members L, adapted so that the upper side of the upper flanges 5 cross members T are coplanar with the upper face of the heels TL of the longitudinal members, and thus form a flat face on which extends the heel T T said sleepers.
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Abstract
Procédé de réalisation dune préforme formée de couches de renfort à structure fibreuse et comportant au moins une portion de paroi (5, TT) formée de deux tronçons présentant des épaisseurs différentes consistant en un tronçon (TR1), dit premier tronçon, d'épaisseur supérieure, constitué d'un empilage de m couches et en un tronçon (TR2), dit deuxième tronçon, d'épaisseur inférieure, constitué d'une empilage de n couches avec n < m. Ce procédé consiste a réaliser le deuxième tronçon (TR2) en interrompant (m - n) couches du premier tronçon (TR1) le long d'une ligne de séparation des dits premier et deuxième tronçons, et à coudre les m couches du premier tronçon (TR1) par au moins une ligne de couture (11-13) formée le long de la ligne de séparation du dit premier tronçon et du deuxième tronçon (TR2).
Description
Procédé de réalisation d'une préforme comportant au moins deux tronçons présentant des épaisseurs différentes.
L'invention concerne un procédé de réalisation d'une préforme formée de couches de renfort à structure fibreuse et comportant au moins une portion de paroi formée de deux tronçons présentant des épaisseurs différentes.
Les matériaux composites composés, à titre principal, de préformes formées par des empilages de couches de renfort à structure fibreuse, et d'une matrice consistant généralement en une matière plastique (résine thermoplastique ou thermodurcissable) assurant la cohésion de la structure, sont d'un emploi de plus en plus fréquent dans de nombreuses industries et notamment dans l'industrie aéronautique et spatiale.
Certaines de ces pièces en matériaux composites nécessitent de réaliser des préformes comportant au moins une portion de paroi formée de deux tronçons présentant des épaisseurs différentes. A cet effet, ces préformes sont formées d'un empilage de couches de renfort à structure fibreuse et les deux tronçons d'épaisseurs différentes sont reliés par un tronçon intermédiaire d'épaisseur décroissante obtenue en diminuant progressivement le nombre de couches constituant le dit tronçon intermédiaire.
Cette solution consiste donc à réaliser un tronçon intermédiaire dont la fonction consiste à assurer la transmission des efforts sollicitant le tronçon de section supérieure vers le tronçon de section inférieure.
Une telle transmission d'effort impose de limiter la pente des tronçons intermédiaires et la règle actuellement en vigueur impose de limiter cette pente à une valeur d'environ 10 %.
Une telle règle s'avère toutefois astreignante car elle conduit par exemple à :
- limiter, pour un encombrement en longueur fixé et donc une valeur de pente fixée, le rapport maximal des sections supérieure et inférieure,
- réaliser des tronçons intermédiaires de grande longueur et donc d'un poids conséquent lorsque le rapport entre sections supérieure et inférieure est important.
COPi'E DE CONFIRMATION
La présente invention vise à pallier ces inconvénients et a pour objectif principal de fournir un procédé de réalisation d'une préforme comportant deux tronçons présentant des épaisseurs différentes, permettant de réaliser les dits tronçons dans la continuité l'un de l'autre, sans requérir de tronçon intermédiaire d'épaisseur décroissante.
A cet effet, l'invention vise un procédé de réalisation d'une préforme formée d'un empilage de couches de renfort à structure fibreuse et comportant au moins une portion de paroi formée de deux tronçons présentant des épaisseurs différentes consistant en un tronçon, dit premier tronçon, d'épaisseur supérieure, constitué d'un empilage de m couches et en un tronçon, dit deuxième tronçon, d'épaisseur inférieure, constitué d'une empilage de n couches avec n < m, le dit procédé consistant, selon l'invention :
- à réaliser le deuxième tronçon en interrompant (m - n) couches du premier tronçon le long d'une ligne de séparation des dits premier et deuxième tronçons,
- et à coudre les m couches du premier tronçon par au moins une ligne de couture formée le long de la ligne de séparation du dit premier tronçon et du deuxième tronçon.
(Il est à noter que, selon l'invention, on entend signifier par « lignes de couture » des lignes d'assemblage réalisées par couture proprement dite ou par piquage).
Selon ce procédé, la faiblesse structurelle de la préforme résultant de la différence d'épaisseur entre deux tronçons contigus est donc compensée par la présence de lignes de couture positionnées de façon à garantir contre tout risque de délaminage des m couches du tronçon d'épaisseur supérieure.
A cet effet, on réalise, en outre, avantageusement, selon l'invention, les lignes de couture au moyen de fils présentant une haute résistance à la traction, tels que des fils en « Kevlar ® » ou des fils en carbone.
Un tel procédé de mise en œuvre aisée et rapide permet donc de réaliser des changements brusques d'épaisseurs sans risque de fragilisation des préformes, et conduit donc à supprimer les tronçons intermédiaires requis actuellement.
Ce procédé s'applique, en outre, non seulement à la réalisation de préformes formées d'un empilage de couches d'un seul tenant, mais également, à la réalisation de préformes composées de l'assemblage de préformes élémentaires, et à cet effet selon l'invention, les dites préformes élémentaires présentent, avantageusement, pour chaque tronçon d'épaisseur supérieure, des faces de recouvrement complémentaires de formes adaptées pour être superposées et assemblées par couture.
Une des applications consiste à renforcer localement la structure d'une préforme au moyen d'une préforme élémentaire assemblée par couture selon l'invention.
Une autre application consiste dans la réalisation d'une préforme à structure fibreuse composée d'une peau à structure fibreuse sur laquelle sont solidarisés des profilés à structure fibreuse comportant chacun une âme prolongée d'une semelle, disposés de façon à former des nœuds structurels constitués de profilés, dits longerons, d'un seul tenant, de part et d'autre desquels s'étendent des profilés, dits traverses.
Dans le cadre de cette application, le procédé selon l'invention consiste à recouvrir la semelle des profilés d'une bande à structure fibreuse, dite talon, de largeur conjuguée de la dite semelle, le talon positionné sur les traverses :
- formant une bande continue s'étendant sur les semelles des dites traverses et recouvrant transversalement le talon des longerons au niveau de chaque jonction traverses/longeron,
- étant assemblé aux semelles des traverses par des lignes de couture réalisées, pour chaque jonction traverses/longeron, de part et d'autre du dit longeron.
D'autres caractéristiques buts et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui suit en référence aux dessins annexés qui en représentent à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation préférentiel. Sur ces dessins :
- la figure 1a est une vue en perspective partielle d'une préforme notamment réalisée par la mise en œuvre du procédé selon l'invention,
- et la figure 1 b est une vue de détail à échelle agrandie de cette préforme représentée partiellement en coupe.
La préforme représentée à la figure 1a à titre d'exemple d'application du procédé selon l'invention, consiste en une préforme souple à structure fibreuse destinée à la réalisation d'une porte d'aéronef du type décrit notamment dans le brevet FR 2 928 620.
Cette préforme comporte une peau P sur laquelle sont solidarisés, par exemple par couture, des profilés à structure fibreuse disposés de façon à former un maillage constitué de profilés L, dits longerons, d'un seul tenant, entre lesquels s'étendent des tronçons de profilés T, dits traverses.
En premier lieu, chaque longeron L consiste en un profilé présentant la forme d'un I constitué par assemblage de deux profilés L1 , L2 présentant la forme d'un [ comportant une âme 1 prolongée de deux ailes 2, 3 formant, après assemblage, les semelles supérieure et inférieure du dit longeron. De plus, tel que représenté aux figures, l'assemblage des deux profilés L1 , L2 est réalisé au moyen de lignes de couture telles que 14 s'étendant le long du contour externe de l'âme 1 .
De plus, la semelle supérieure 2 de chaque longeron L est recouverte d'un talon Ti consistant en une bande à structure fibreuse de largeur conjuguée de la dite semelle supérieure, de façon à former avec cette dernière une semelle globale d'épaisseur SL.
De même, chaque traverse T consiste en un profilé présentant la forme d'un I constitué par assemblage de deux profilés ΤΊ , T2 présentant la forme d'un [ comportant une âme 4 prolongée de deux ailes 5, 6 formant, après assemblage, les semelles supérieure et inférieure de la dite traverse.
De plus, l'âme 4 de chaque profilé T1 , T2 constitutif d'une traverse T est prolongée, par rapport à chaque aile 5, 6, d'un tronçon 4a lui- même prolongé d'une aile 7 de solidarisation de chaque traverse T sur l'âme d'un longeron L, dans une position où la semelle inférieure 6 des traverses T aboute la semelle inférieure 3 des longerons L.
L'âme 4 de chaque traverse T présente, en outre, une hauteur supérieure à celle de l'âme 1 des longerons L, adaptée pour que les
ailes supérieures 5 des dites traverses soient décalées, par rapport aux ailes supérieures 2 des longerons L, d'une hauteur égale à l'épaisseur du talon TL.
La semelle supérieure 5 des traverses T est, en outre, également recouverte d'un talon TT :
- formant une bande continue s'étendant, d'une part, sur la dite semelle supérieure de façon à former avec cette dernière une semelle globale d'épaisseur ST, et d'autre part, transversalement sur le talon TL des longerons L au niveau de chaque jonction traverses T/longeron L,
- assemblé aux semelles 5 des traverses T par des lignes de couture, en l'exemple au nombre de trois 11-13, réalisées, pour chaque jonction traverses T/longeron L, de part et d'autre du longeron L.
Une telle préforme comporte donc des nœuds structurels composés de l'assemblage de deux traverses T et d'un longeron L, dont la semelle supérieure des traverses T consiste en une préforme, constituée de la superposition des ailes supérieures 5 des profilés T1 et 12 et du talon TR :
• présentant des tronçons longitudinaux TRI , TR2 d'épaisseurs différentes,
• dont les couches des tronçons TRI d'épaisseur supérieure sont cousues par des lignes de couture 11-13 formées le long de la ligne de séparation entre les dits tronçons et le tronçon TR2 d'épaisseur inférieure.
De plus, la réalisation de chacun de ces nœuds structurels est conçue pour faciliter le moulage ultérieur de la préforme grâce à la réalisation de traverses T présentant une âme 4 de hauteur supérieure à celle de l'âme 1 des longerons L, adaptée pour que la face supérieure des ailes supérieures 5 des traverses T soient coplanaires avec la face supérieure des talons TL des longerons, et forment ainsi une face plane sur laquelle s'étend le talon TT des dites traverses.
Claims
REVENDICATIONS
1/ Procédé de réalisation d'une préforme formée de couches de renfort à structure fibreuse et comportant au moins une portion de paroi (5, T» formée de deux tronçons présentant des épaisseurs différentes consistant en un tronçon (TRI), dit premier tronçon, d'épaisseur supérieure, constitué d'un empilage de m couches et en un tronçon (TR2), dit deuxième tronçon, d'épaisseur inférieure, constitué d'une empilage de n couches avec n < m, caractérisé en ce qu'il consiste :
- à réaliser le deuxième tronçon (TR2) en interrompant (m - n) couches du premier tronçon (TRI) le long d'une ligne de séparation des dits premier et deuxième tronçons,
- et à coudre les m couches du premier tronçon (TRI) par au moins une ligne de couture (11-13) formée le long de la ligne de séparation du dit premier tronçon et du deuxième tronçon (TR2).
21 Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on réalise la préforme par assemblage de préformes élémentaires (5, Tj) présentant, pour chaque tronçon d'épaisseur supérieure (TRI), des faces de recouvrement complémentaires de formes adaptées pour être superposées et assemblées par couture.
3/ Procédé selon la revendication 2 de réalisation d'une préforme à structure fibreuse composée d'une peau (P) à structure fibreuse sur laquelle sont solidarisés des profilés (L, T) à structure fibreuse comportant chacun une âme (1 , 4) prolongée d'une semelle (2, 5), disposés de façon à former de nœuds structurels constitués de profilés, dits longerons (L), d'un seul tenant, de part et d'autre desquels s'étendent des profilés, dits traverses (T), caractérisé en ce qu'il consiste à recouvrir la semelle ((2, 5) des profilés (L, T) d'une bande (TL, TV) à structure fibreuse, dite talon, de largeur conjuguée de la dite semelle, le talon (Ττ) positionné sur les traverses (T) :
- formant une bande continue s'étendant sur les semelles (5) des dites traverses et recouvrant transversalement le talon (TL) des longerons (L) au niveau de chaque jonction traverses (T)/longeron (L),
- étant assemblé aux semelles (5) des traverses (T) par des lignes de couture (11-13) réalisées, pour chaque jonction traverses
(T)/longeron (L), de part et d'autre du dit longeron.
4/ Procédé de réalisation d'une préforme selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on réalise les lignes de couture (11- 13) au moyen de fils présentant une haute résistance à la traction, tels que des fils en « Kevlar ® » ou des fils en carbone.
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| FR1151941A FR2972387B1 (fr) | 2011-03-09 | 2011-03-09 | Procede de realisation d'une preforme comportant au moins deux troncons presentant des epaisseurs differentes. |
| FR1151941 | 2011-03-09 |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| FR2972387B1 (fr) | 2013-04-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 12712925 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
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| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 12712925 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |