Comparaison entre les résistances portantes des éléments moulés

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 14756 (2022) Citer cet article

776 accès

3 citations

Détails des métriques

Cette étude est une étude des effets de la fraction pondérale (% en poids) et de la longueur de la matière première fibreuse (FFSL) sur la résistance portante (BS) des joints boulonnés dans des composites de polypropylène (PP) renforcés de fibres de verre (GFR) fabriqués par une technique de moulage par injection. . L'investigation a porté sur des trous réalisés soit par moulage, soit par usinage. Pour les trous usinés, l'effet des paramètres de perçage (avance et vitesse) sur le BS a été discuté. On observe que le BS diminue à mesure que le FFSL augmente. Le BS des échantillons moulés et percés a été amélioré par l’augmentation du pourcentage en poids de fibre de verre. Un BS légèrement meilleur a été observé pour les spécimens moulés que pour ceux percés pour tous les spécimens. L'effet des conditions de forage sur le BS s'est avéré insignifiant pour les trous forés dans du PP renforcé de fibres longues, où le facteur le plus significatif était le % en poids. Cependant, pour le PP renforcé de fibres courtes, la vitesse de broche était le facteur le plus important, suivie par l'alimentation, tandis que le % en poids a l'effet le plus faible. Le mode de morphologie de rupture pour les éprouvettes indique que pour les éprouvettes moulées, les éprouvettes en PP soignées se sont rompues en mode de roulement pur, tandis que les éprouvettes GFR/PP se sont rompues en mode de rupture en mode mixte (appui et tension nette). Pour les éprouvettes usinées, toutes les éprouvettes se sont rompues sous rupture en mode mixte, à l'exception des éprouvettes à pourcentage en poids le plus élevé qui se sont rompues sous tension nette.

Récemment, l’utilisation de matériaux thermoplastiques a augmenté régulièrement car ils offrent un ensemble unique de propriétés. Les rapports résistance/poids, la résistance à l'environnement, la rapidité de traitement, les performances supérieures à haute température et la recyclabilité sont quelques-uns des avantages des thermoplastiques qui favorisent leur utilisation par rapport à d'autres matériaux1,2,3. L'ajout de fibres est largement utilisé dans le renforcement des composites à base de polymères pour être plus fiables dans leurs applications. Afin d'utiliser des polymères renforcés de fibres (FRP) comme élément structurel, ces matériaux doivent répondre à certaines exigences telles que la rigidité, la résistance, la durabilité, l'impact et l'écrasement pour être plus utiles dans la fabrication et l'assemblage de composants critiques2. Diverses pièces automobiles ont été produites à partir de thermoplastiques renforcés de fibres, car leurs effets de légèreté ont été démontrés par des pièces non porteuses4 et semi-porteuses. Ces pièces comprennent des boîtiers de batterie5,6,7, des crashbox8, des roues légères9, des modules avant10, des sièges automobiles11,12, des ressorts à lames13 et des capots14. En particulier, le GFR/PP semble avoir un bon potentiel d'application dans la construction de structures préfabriquées telles que des maisons, des barrières, des poutres et des tabliers de pont dans le domaine du génie civil15. Vaidya et Chawla16 ont conçu et fabriqué un siège de bus durable en GFR/PP offrant respectivement 43 % et 18 % d'économies en termes de poids et de coût de production total par rapport aux modèles de sièges couramment utilisés.

Les joints représentent l'un de ces composants essentiels où les boulons constituent le principal moyen de connexion des FRP dans les applications structurelles, la construction d'avions, d'aérospatiale, de véhicules automobiles et d'autres applications d'ingénierie à hautes performances, notamment les articles de sport, les structures éoliennes et les appareils médicaux17. 18,19,20,21,22,23. La résistance des joints GFR/PP s'est avérée adaptée à la conception du ressort à lames et ces types de matériaux peuvent donc être utilisés pour des applications conjointes24,25,26. En outre, Anandakumar et al.27 ont obtenu une performance supérieure du bras de commande GFR/PP, en tant que composant porteur du système de suspension, par rapport à l'acier. La conception des joints présente un intérêt particulier dans les structures en PRF, car les joints représentent le point le plus faible d'une structure composite et la capacité du matériau composite à redistribuer les contraintes locales élevées par élasticité20. Le BS est une propriété importante qui doit être prise en compte lors de la conception des joints.