PROPRIETES ELASTIQUES D'UN COMPOSITE A MATRICE METALLIQUE POUR L'INDUSTRIE AERONAUTIQUE

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Georges Cailletaud

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1 PROPRIETES ELASTIQUES D'UN COMPOSITE A MATRICE METALLIQUE POUR L'INDUSTRIE AERONAUTIQUE Fig.1 : Composite à matrice métallique SiC-titane pour application aéronautique pour deux fractions volumiques de fibres différentes (diamètre des fibres 100 µm) On envisage de remplacer certains disques de turbine des moteurs d'avion par des anneaux en composites. Il s'agit de composites à fibres de carbure de silicium dans une matrice métallique en alliage de titane. L'intérêt est de réduire considérablement la masse de la pièce tout en garantissant une bonne résistance à la force centrifuge que subit le disque en rotation. Des photos de microstructures pour deux fractions volumiques de fibres sont données sur la figure 1. Les propriétés élastiques des fibres en SiC sont E f = 410000MPa, ? f = 0.25 Les propriétés de la matrice en alliage de titane sont Em = 110000MPa, ?m = 0.3 Les fibres sont supposées parallèles entre elles. 1. Fuseau de Hill : Tracer les bornes de Voigt et Reuss pour le biphasé en fonction de la fraction volumique f de fibres. Les modules de cisaillement et de compressibilité des constituants sont µ f ,m = E f ,m 2(1+? f ,m) , k f ,m = E f ,m 3(1?? f ,m) µV =< µ >= f µ f +(1? f )µm 1/µR = f/µ f +(1? f )/µm, 1/kR = f/k f +(1? f )/

propriétés effectives du composite

propriétés de la matrice en alliage de titane

contraste de propriétés

fuseau de hill pour le composite sic

cellule élémentaire

champ de contrainte ?12

modules effectifs

distribution des fibres

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PROPRIETES ELASTIQUES D’UN COMPOSITE A MATRICE METALLIQUE POUR L’INDUSTRIE AERONAUTIQUE

Fig.1 :Composite à matrice métallique SiCtitane pour application aéronautique pour deux fractions volumiques de ﬁbres différentes (diamètre des ﬁbres 100 µm)

On envisage de remplacer certains disques de turbine des moteurs d’avion par des anneaux en composites. Il s’agit de composites à ﬁbres de carbure de silicium dans une matrice métallique en alliage de titane. L’intérêt est de réduire considérablement la masse de la pièce tout en garantissant une bonne résistance à la force centrifuge que subit le disque en rotation. Des photos de microstructures pour deux fractions volumiques de ﬁbres sont données sur la ﬁgure 1. Les propriétés élastiques des ﬁbres en SiC sont Ef=410000MPa,nf=0.25 Les propriétés de la matrice en alliage de titane sont Em=110000MPa,nm=0.3

Les ﬁbres sont supposées parallèles entre elles.

1. Fuseau de Hill :Tracer les bornes de Voigt et Reuss pour le biphasé en fonction de la fraction volumiquef deﬁbres. Les modules de cisaillement et de compressibilité des constituants sont

Ef,m µf,m=, 2(1+nf,m)

Ef,m kf,m= n 3(1−f,m)

V µ=<µ>=f µf+ (1−f)µm

R 1/µ=f/µf+ (1−f)/µm,

R 1/k=f/kf+ (1−f)/km

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