Chapitre 1frev

SYS-857 Matériaux composites
Chapitre 1- Introduction
A2013
Anh Dung NGÔ Page 1
CHAPITRE 1
INTRODUCTION
1.1 Définitions
Les matériaux utilisés dans les structures peuvent être classifiés en quatre catégories : métaux,
polymères, céramiques et composites.
Figure 1.1 [Ashby]
Un composite est un matériau qui diffère des matériaux macroscopiquement homogènes habituels
comme les métaux et les polymères. Il comprend des fibres continues ou coupées d’un matériau
résistant (renfort) qui sont noyées dans une matrice dont la résistance mécanique est beaucoup
plus faible. Il existe plusieurs types d’arrangement de fibres. Le rôle de la matrice est double :
elle conserve la disposition des fibres et leur transmet les sollicitations auxquelles est soumise la
pièce. Un composite est très hétérogène et fortement anisotrope.
Les renforts se présentent généralement sous diverses formes : linéique, surfacique et structures
multidirectionnelles.
• Formes linéiques :
Une fibre (diamètre environ de 10 µm) est trop petite pour l’utilisation unitaire. On trouve
en général, des fils ou mèches qui sont assemblés à partir de plusieurs fibres. L’unité de
masse linéique est le tex (1 tex = 1 g/km).

SYS-857 Matériaux composites
Chapitre 1- Introduction
A2013
Anh Dung NGÔ Page 2
Figure 1.2 [Gay]
• Formes surfaciques :
o Tissus et rubans :

SYS-857 Matériaux composites
Chapitre 1- Introduction
A2013
Anh Dung NGÔ Page 3
Figure 1.3 [Gay]
o Mats : Ce sont des nappes de fils continus ou coupés, disposés dans un plan suivant
une direction aléatoire. Ils sont maintenus ensemble par un liant. Le mat est isotrope
à cause de l’absence d’orientation préférentielle des fibres.
• Structures multidimensionnelles :
o Tresses et préformes :
Figure 1.4 [Berthelot]
o Tissus multidirectionnels :

SYS-857 Matériaux composites
Chapitre 1- Introduction
A2013
Anh Dung NGÔ Page 4
Figure 1.5 [Berthelot]
Note : Les renforts peuvent également s’arranger sous formes hybrides (mélange de fils continus
et les fils coupés) afin d’augmenter la résistance du composite.
1.2 Fibres
• Verre : Les filaments sont obtenus par filage de verre en fusion à travers des filières en
alliage de platine. On trouve généralement deux types commercialement disponibles :
E et S.

SYS-857 Matériaux composites
Chapitre 1- Introduction
A2013
Anh Dung NGÔ Page 5
(a)
(b)
Figure 1.6 Procédés de fabrication des fibres de verre : (a) étirage mécanique ou silionne;
(b) étirage pneumatique ou verrane [Berthelot]
• Carbone : Les fibres de carbone sont obtenues à partir des précurseurs sous forme de
filament. Les fibres utilisées sont les fibres acryliques d’origine poly acrylonitrile (PAN)
ou les fibres élaborées à partir du brai (Pitch). Les fibres sont oxydées à chaud (300 °C),
puis chauffés à 1500 °C dans une atmosphère d’azote (carbonisation). Le module
d’élasticité élevé est obtenu par filage à chaud (graphitation). Les fibres de carbone
contiennent environ 95 % de carbone tandis que les fibres de graphite en contiennent près
de 99 %. Le prix des fibres de carbone est plus élevé que celui des fibres de verre.
• Aramide (Kevlar) : plus légères que les fibres de verre.
• Bore : filaments de tungstène
• Carbure de silicium : utilisé dans les composites métalliques.