TYPES DE MATÉRIAUX COMPOSITES AVANCÉS

La disponibilité réduite des ressources naturelles, les coûts de production croissants, et la limite apparente à notre capacité de fabriquer la haute - force - les composants métalliques d'à-poids ont rendu nécessaire le développement de nouveaux matériaux pour satisfaire les exigences de la technologie aérospatiale. Dans le texte suivant, vous serez présenté aux matériaux qui fournissent la capacité performante maintenant, avec des grandes expectatives à l'avenir. Ces matériaux s'appellent les matériaux composites avancés et seront employés pour substituer certains des métaux actuel utilisés dans la construction aéronautique. Les composés avancés sont des matériaux se composant d'une combinaison des fibres raides de haute résistance encastrées dans un matériel commun de matrice (cahier), généralement stratifié avec des plis disposés dans diverses directions pour donner la force et la rigidité de structure.

Les fibres beaucoup plus raides du bore, du graphite, et du Kevlar ont donné à des matériaux composites les propriétés structurelles supérieures en force aux alliages en métal qu'elles ont substitués. Des applications spécifiques des matériaux composites avancés et les pourcentages approximatifs des structures totales d'avions pour certains de nos avions d'aujourd'hui sont affichés dans le tableau 14-1.

Figure réparation de bord de 14-20.Trailing (construction stratifiée).

Utilisation composée avancée d'application du Tableau 14-1.Aircraft

   

Les composés sont les matériaux structurels attrayants parce qu'ils fournissent une haute - force - taux d'à-poids et offrent la flexibilité de conception. La fonction d'un composé est de remplacer métaux lourds/denses par les composants structurels de poids plus fort et plus léger, permettant aux avions légers de porter des distances de charges plus loin utilisant moins de carburant. Contrairement aux matériaux de la construction traditionnels, ces matériaux peuvent être ajustés pour apparier plus efficacement les conditions des applications spécifiques. 

Il est fortement susceptible des dommages d'incidence, avec l'ampleur des dommages étant visuellement difficiles déterminer ces matériaux. Une inspection non destructive (NDI) est exigée pour analyser l'ampleur des dommages et de l'efficacité des réparations.

Des composés sont classés par le type de renforcer des éléments. Ces éléments peuvent être les fibres, la particule, le flocon, ou les matériaux laminaires. Ils sont encore classifiés par la composition des matériaux de renfort et par le type de matériaux de matrice. Les facteurs primaires pris en compte en concevant des composés sont les coûts (recherche et développement, production, économie du combustible), type d'application (conditions de chargement de la structure, les matériaux contigus, les conditions de service-vie), frais de mission et d'entretien, et temps chaud/froid d'environnement opérationnel (, hygrométrie, altitude, terre/à fil porteur).

Les propriétés comparatives des composés et des métaux sont que les métaux ont presque les mêmes forces physiques et mécaniques égales dans toutes les directions. Des efforts et les contraintes sont également transmis dans toutes les directions. Les composés peuvent avoir différentes forces physiques et mécaniques dans différentes directions, et sont considérés anisotropes ou quasi-isotropes. Ces forces sont déterminées par les configurations d'orientation de fibre. Les configurations sont unidirectionnelles, bidirectionnelles ou quasi-isotropes. La force maximum est parallèle aux fibres, et les chargements perpendiculairement aux fibres tendent à casser seulement la matrice. Voir le schéma 14-21. Les métaux et les composés répondent différemment une fois soumis aux chargements. Voir le schéma 14-22.

Les avantages des composés au-dessus des métaux sont des forces plus haut spécifiques, flexibilité dans la conception, facilité de la fabrication, des matériaux plus légers de poids, facilité de la réparation (comparée aux métaux), et excellente fatigue et résistance à la corrosion. Les inconvénients sont l'information précédente limitée de réparation, des coûts de démarrage élevés, difficulté d'inspection, des charges des matériaux, des temps limités de dans-travail, résistance de l'impact pauvre, sensibilité aux produits chimiques et aux dissolvants, des attaques environnementales, et la basse conductivité des matériaux. Des composés avancés se composent des fibres et de la matrice. Les fibres sont un brin homogène simple de matériel, roulé ou formé dans une direction, et utilisé comme constituant principal dans les composés. Elles supportent les chargements physiques et fournissent la majeure partie de la force des composés. Des matériaux composites se composent de beaucoup de milliers de fibres disposées géométriquement, tissées ou collimatées (dans les colonnes). Les divers types de matières fibreuses employées aujourd'hui sont discutés dans les paragraphes suivants.



   


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