Détermination des paramètres géométriques pour la caractérisation électrique d’un composite T700/M21 en cours de cuisson

Determination of geometrical parameters for electrical characterization of a CFRP during curing

¹ Universitéde Toulouse, INSA, UPS, ICA (Institut Clément Ader), 31077 Toulouse, France
² LAAS-CNRS, 31031 Toulouse, France

^a Auteur de correspondance : philippe.margueres@iut-tlse3.fr

Reçu : 15 Mars 2016
Accepté : 22 Avril 2016

Résumé

La variation du comportement électrique du matériau composite en cours de cuisson, dépend étroitement des changements rhéologiques et géométriques suivant les trois plans d’orthotropie. Cet article aborde la caractérisation géométrique de matériaux composites unidirectionnels T700/M21 en fonction des paramètres du procédé de mise en œuvre afin de modéliser son comportement électrique en temps réel de cuisson. Pour ce faire, une approche expérimentale a été développée afin de suivre les variations des paramètres géométriques suivants : fractions volumiques et surfaciques, paramètres de percolation et épaisseurs, en tenant compte des différentes transitions rhéologiques lors de cuissons à l’étuve. Des analyses microstructurales ont été réalisées pour définir les différentes lois décrivant les changements des paramètres géométriques souhaités en fonction du temps de cuisson. Cela nous permettra par la suite de créer un modèle électrique en résistance R(Ω) et en capacité C(F) pour estimer les variations de R(Ω) et C(F) en cours de cuisson. Dans ce contexte, on a proposé d’étudier un modèle de percolation estimant la variation du comportement électrique résistif du matériau composite lors de la cuisson en tenant compte des paramètres géométriques les plus influents. Les résultats de ce modèle ont été confrontés à des mesures en résistance électrique réalisées en temps réel de cuisson. Les premiers résultats sont satisfaisants et mettent en évidence l’influence significative des paramètres microstructuraux sur le comportement électrique transverse du matériau composite.

Abstract

The electrical values are affected by cure cycles and by the rheological and anisotropic geometrical parameters during curing. The present paper proposes to study the changes in the geometrical parameters of a unidirectional composite material made of T700/M21 prepregs during the cure cycle in the aim to model its electrical behavior during curing. For this work, an experimental approach has been developed to monitor the changes in the following parameters: volume and surface ratios, percolation parameters and thicknesses taking the rheological transitions into account during an oven cure. Then, micro-structural analyses (in the three orthotropic planes) were carried out to define different empirical laws traducing the changes in those parameters during curing. This enables us to determine the electrical model of resistance R(Ω) and capacitance C(F) during curing. In this context, we propose to study a percolation model to estimate changes in the electrical resistive behavior of the present material during curing taking the influence of the micro-structural parameters into account. Obtained results of this model were compared with those measured during curing. The first obtained results are satisfactory and highlight the significant influence of the micro structural parameters on the electrical resistive transverse behavior of composite material during curing.