JMBeraud

Structures sandwich & composites pour instruments astronomiques

Messages recommandés

Mise à jour comme promis de la partie "Comparaisons Montures" (il y en a pour tous les goûts) et introduction de la notion de taux d'échange.

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

Je reviens avec des éléments suite à la question sur une comparaison directe sandwich CTP en épaisseur usuelle.
J'ai fait quelques calculs, en prenant un bon CTP (E=9GPa)en concurence avec un nida Nomex et peaux carbones.
Pour les procédés, on peut considérer que si les peaux sont bien collées,cela n'influera que peu.
Par contre, et j'ai volontairement fait l'impasse sur le post initial, le cisaillement peau/âme peut jouer beaucoup (on a normalement un adhésif entre la peau et l'âme), et je ne connais pas ces valeurs pour la mousse, tout comme le module de cisaillement de ces mousses) il est donc difficile de simuler ce matériau (sauf si vous avez une idée des valeurs).

Voilà ce que cela donne. Comme prévu, les gains sont visibles en valeurs de flèche mais surtout en masse.

On peut simuler ce que l'on veut, les éléments à changer sont listés, dites moi si vous voulez essayer autre chose.

Bon, c'est pas tout, mais il faut que je retourne sur ma conception...

A bientôt,
JMarc

[Ce message a été modifié par JMBeraud (Édité le 28-12-2009).]

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

Ah Jean Marc, c'est vraiment très intéressant, ce comparatif...

Si ce n'est pas trop compliqué, et même s'il y a plein d'approximations, serait-il possible d'ajouter une autre comparaison avec un sandwich composé de deux peaux en cpt, par exemple du cpt 4mm?
Merci d'avance!

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

Bonjour Pierre,

Voici les calculs avec une âme en balsa (Balsa Basalite BL65R dont j'ai trouvé le module de cisaillement).

Je te laisse conlure...

Si tu utilises un sandwich "cloisonné", c'est à dire sans réelle âme autre qu'une armature en bois massif, ce n'est pas évident à calculer. Il faudrait prendre en compte le cisaillement des clous ou de la colle etc. Cela peut se faire mais il faudrait un cas réel.
J'espère que ça te convient dis moi si tu veux autre chose.

JMarc

[Ce message a été modifié par JMBeraud (Édité le 30-12-2009).]

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

Salut Jean marc,
j'ai une petite queqtion, quand je prend ton exemple de tube avec nida:

pour fermer le tube (boucher les nids d'abeilles qu'il y a entre les deux couches de carbone, tu colles une peau de carbone a plat et tu arase apres sechage et ensuite ponsage pour que ça soit propre?
a faire en 1ER (avant le tube par lui même? ou tout à la fin) ou il y a une autre méthode?

une autre question, si j'ai une piece complxe à réaliser, comment proceder?
je fais des "modules" simple que je colle en suite pour avoir ma piece? (et je colle avec quoi?) est ce que c'est solide?

comment fixer les inserts dans du nida par exemple, est cequ'ils sont simplement posisionné (voire legerement fixé dessus et c'est la toile et l'epoxie qui assure la tennue?

merci pour ces réponses, j'ai fais pas mal de recherches sur le net mais c'est vraiment pas evident de trouver des infos là dessus...
Lio

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

Bonjour Lio,

quote:
Pour fermer le tube (boucher les nids d'abeilles qu'il y a entre les deux couches de carbone, tu colles une peau de carbone a plat et tu arase apres sechage et ensuite ponsage pour que ça soit propre?
a faire en 1ER (avant le tube par lui même? ou tout à la fin) ou il y a une autre méthode?

Oui on peut faire comme ça, mais en réalité je ne choisirai probablement pas cette méthode. Si je peux (toutes les formes ne le permettent pas), je fais en sorte que mon nida fasse un arrêt progressif, de telle sorte qu'il n'y ait pas de champ (voir photo du deuxième L à droite, on devine la pente).
Si tu dois faire selon la méthode que tu décris (rajout de plis à postériori), mieux vaut le faire après que ta pièce soit finie, sauf si tu es certain de ne pas la retoucher (ce qui sous entendrait que ton nida est posé à la cote finale, ce qui peut se faire, mais je ne le conseille pas, surtout si c'est ta première pièce).

quote:
Une autre question, si j'ai une piece complexe à réaliser, comment proceder?
je fais des "modules" simple que je colle en suite pour avoir ma piece? (et je colle avec quoi?) est ce que c'est solide?

Il y a en effet deux méthodes. La méthode puriste consiste à intégrer un maximum de fonction en une seule fois. Cela passe par des moules pouvant être complexes et chers.
Comme dit dans le post intial, en pratique c'est souvent compliqué, et beaucoup préfèrement coller des sous ensembles. Il suffit dans ce cas d'utiliser la résine qui a servie à imprégner le renfort. La solidité dépêndra de la résine utilisée, mais si c'est de l'époxy, ce sera amplement suffisant dans la plupart des applications.
Si il y a un doute, ce qu'il faut faire, c'est éviter de faire correspondre des zones travaillant en cisaillement et traction aux zones collées, et préférer la compression.

quote:
Comment fixer les inserts dans du nida par exemple, est ceq u'ils sont simplement posisionné (voire legerement fixé dessus et c'est la toile et l'epoxie qui assure la tennue?

Cela dépend de leur forme. Si ils sont suffisament grands et plats, on peut le mettre seulement sous la peau. Mais normalament, il faut trouver un support (c'est ce que je fais), et fixer l'insert sur ce support (vissage par exemple), en prenant soin de bien les rendre solidaire. On peut prendre du pin ou du balsa à la bonne épaisseur. Dans nos applications c'est largement suffisant. Dans les applications industrielles, il y a également une pate (dite syntactique) à mettre autour de l'insert pour acroitre les performance, mais selon moi cela complique et d'après mon expérience nous n'en avons pas besoin.

quote:
Merci pour ces réponses, j'ai fais pas mal de recherches sur le net mais c'est vraiment pas evident de trouver des infos là dessus...

Oui c'est entre autre chose pour cela que j'ai fait ce post. Mais regarde bien les liens donnés, il y a pas mal de réponses dans les pdf, sur les assemblages notamment.

Bon courage, et tiens moi au courant de tes expériences!
JMarc

[Ce message a été modifié par JMBeraud (Édité le 30-12-2009).]

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

Merci Jean Marc! C'est bien ce qu'il me fallait!

En fait, à même épaisseur globale, cpt plein ou sandwich cpt, on obtient "à peu près" la même rigidité. Par contre, on gagne énormément en poids, grâce à l'ame qui ne pèse presque rien.

C'est logique, puisque pour un matériaux donné, si j'ai bien compris la théorie de la poutre, ce sont les couches les plus extérieures qui donnent la rigidité (dans l'addition de tous les moments d'inertie de chaque "couche", , ce sont les termes les plus éloignés qui sont infiniment plus "lourds" que les autres, c'est bien cela ?). Donc, si on compare du cpt plein avec du cpt sandwich, il est logique que l'on trouve à peu près la même rigidité à épaisseur égale.

Ensuite, le surcroit de rigidité provient de la rigidité intrinsèque de la peau, bois, fibre de verre ou carbone. Comme de plus, l'épaisseur de la peau peut-être moindre, on peut encore gagner en poids.

Mais globalement, l'utilsation du cpt sandwich permet, je trouve, déjà une belle économie de poids... Je suis en train de faire un 400 sur ce principe. Je devrais tourner autour de 7 kg pour la monture, sans les optiques. Je trouve que c'est pas mal.

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

De rien
Ce que tu dis est vrai, mais il faut aussi que:
- les peaux soient assez épaisses pour supporter les contraintes de traction et de compression
- l'âme soit assez résistante pour supporter les contraintes de cisaillement
- l'âme soit assez épaisse et avoir un module de cisaillement suffisant pour prévenir un flambage généralisé
- l'âme ait assez de résistance à la compression pour empêcher l'écrasement du panneau sous charge normale

On voit l'importance du choix de l'âme. Et quand on regarde bien, le balsa peut être un sacré bon candidat...

Ah oui, 7Kg sans les optiques... sympa! Quel gain par rapportà un de tes 400 "plein"?

[Ce message a été modifié par JMBeraud (Édité le 30-12-2009).]

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

Salut JM et bravo pour ton travail. Enfin du concret pour la construction ! Je réagis bien tard mais ce sujet m'intéresse beaucoup !

Du temps où j'ai fait mon 300 en carbone j'avais pas mal hésité aussi sur le choix de l'âme. Pour choisir je m'étais basé là-dessus : http://www.cours.polymtl.ca/mec6306/Sandwish.pdf
Je trouve que c'est très complet et très bien expliqué. On y retrouve bien tout ce que tu expliques. Après réflexion j'avais opté pour du balsa bois debout dont les fibres sont perpendiculaires aux peaux.
Je ne sais pas si ça t'intéresse mais j'ai gardé un PDF dans lequel se trouve toutes les caractéristiques de ce matériaux. Je peux te les transmettre.

Julien

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

Bonsoir Julien

Oui, je connais cette présentation. Attention, il semblerait qu'il y ait une erreur dans les modules de cisaillement Balsa et mousse, elles sont anormalement basses, j'en ai trouvé d'autres plus réalistes.

Oui je prends si tu as un pdf sur le balsa que je n'ai pas, même si je ne compte pas utiliser ce matériau. Je vais rester au nida.

Merci,
JMarc

[Ce message a été modifié par JMBeraud (Édité le 30-12-2009).]

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

Thanks!

quote:
Pour toi le nida est donc le meilleur choix pour nos usages ?

Non ce n'est pas ce que je veux dire.
Disons que cela dépend de pas mal de choses, notamment les formes à mettre en oeuvre. Le balsa existe bien en lamelles découpées pour forme simple courbure, mais ce n'est pas l'idéal.
Cela reste aussi tout de même plus lourd que le nida, car on peut trouver des nida Nomex 2 à 3 fois moins lourds que les plus légers des Balsa (30 mini à 150kg/m3 contre 80 mini à 240kg/m3 pour le balsa), avec de très bonnes propriétés, mais il est vrai que cela ne va pas jouer énormément, sauf à abuser de matière.
D'autres arguments comme la résistance à l'humidité ne sont pas très valables pour nos téléscopes, il faut simplement faire attention à bien sécher le balsa avant imprégnation.
Ce qui m'intéresse, c'est la masse finale à iso raideur de la structure, et à priori je ne vais pas faire beaucoup de panneaux, ma structure a toutes les chances d'être autoraidie.

Je conçois par contre que ce soit un excellent choix pour faire des panneaux. C'est simple d'utilisation, et bien moins cher que le nida.
Disons que c'est plus contraignant en terme de design, et je n'ai pas envie d'être contraint, c'est déjà suffisament difficile comme ça de faire des choix de structure !

Ceci n'est évidemment que mon avis...

A bientôt,
JMarc

[Ce message a été modifié par JMBeraud (Édité le 31-12-2009).]

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

Bonjour,

Tout à fait intéressant cet exposé et merci.

Je voudrais réagir sur la comparaison sandwich/CTP par ces 2 remarques et propositions :

- le CTP est un matériau composite bidirectionnel (couche alternée à 90° d'après ce que j'ai sous les yeux). Donc pour le cas de charge présenté, les calculs tiennent-ils compte de cette caractéristique ?

- Je réalise depuis quelques mois des calculs sur un dobson de 200mm. L'enjeu prépondérant est de trouver une conception minimisant les déplacements (flèche) et le poids du scope. Les efforts restent très faibles (quelques kg) devant la résistance des matériaux. Le cas de charge présenté (100kg sur une lame d'1m par 20cm) me parait donc éloigné des contraintes usuelles de nos scopes. Je propose alors de ne pas tenir compte de la limite de cisaillement entre l'âme et la peau qui me parait superflu (en tout cas cela montre bien la difficulté de mise en oeuvre des composites sandwich).

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

Bonsoir Celeri,

Bienvenue sur Astrouf, et bonne année.

quote:
- le CTP est un matériau composite bidirectionnel (couche alternée à 90° d'après ce que j'ai sous les yeux). Donc pour le cas de charge présenté, les calculs tiennent-ils compte de cette caractéristique ?

En réalité cela dépend du Contreplaqué. Il y en a plusieurs sortes, réalisés avec différentes essences de bois. Il y a en effet des bidirectionnels, mais aussi avec plus de directions. J'ai pris ce matériau comme un quasi isotrope, c'est d'ailleurs comme cela qu'il est à mon avis iutilisé en général. J'ai trouvé cette valeur de module d'Young d'environ 10GPa comme une bonne moyenne.

Pour les amoureux du bois, voici un tableau récapitulatif des caractéristioques de différentes essences en fonction de la direction des fibres.

quote:
- Le cas de charge présenté (100kg sur une lame d'1m par 20cm) me parait donc éloigné des contraintes usuelles de nos scopes?

La charge centrale dans ces exemples n'est pas 100Kg, mais 100N, soit 10Kg, ce qui rapproche un peu plus l'exercice à nos réalités.

quote:
Je propose alors de ne pas tenir compte de la limite de cisaillement entre l'âme et la peau qui me parait superflu

Ce qui est pris en compte est le cisaillement de l'âme (Gc), pas la valeur de cisaillement de l'interface âme/peau, qui est censée être bien supérieure. Il est primordial de garder cette grandeur pour le calcul dans le cas des sandwichs car il influe beaucoup sur les résultats. C'est d'ailleurs là que la Balsa tire bien son épingle du jeu par rapport à ses copains à iso densité. Pour le CTP, ceci ne rentre bien sûr pas en ligne de compte.

JMarc

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

Bonne année à tous bien sûr.

Merci pour cette réponse rapide et documentée.
(pour les 100kg, il fallait en effet comprendre 10).
Donc le cisaillement pris en compte est celui de l'ame seul.
A partir de ce tableau, je note les excellentes caractéristiques (module d'Young / densité) du peuplier, je vais regarder cela de plus près c'est intéressant.

bonne nuit.

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

étant ignare en la matière je voudrais savoir dans quelle mesure les plaques de carbone souple proposées par france boards pourraient être utilisées pour fabriquer un tube de diam 300 et 500mm de long?

une épaisseur intérieure et extérieure suffiraient-elle avec une âme?
La face brillante se collera-t-elle bien sur l'âme?


http://cgi.ebay.fr/Plaque-de-Carbone-SOUPLE-dimensions-400-1200mm_W0QQitemZ360144799685QQcmdZViewItemQQptZFR_JG_Bateaux_Pi%C3%A8ces?hash=item53da4d87c5

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

Il semblerait que ces feuilles souples soient plus de l'apparat qu'autre chose, donc méfiance.
De plus c'est très cher!
En moyenne, on peut trouver une surface de 1m² de carbone pour 40/50€, moins cher c'est dur à trouver et c'est un risque car on peut se faire avoir par un produit "maquillé" (il y en a beaucoup sur ibè).
Le mieux est d'acheter le tissus dont on choisi sa densité et sa trame pour le couler dans la résine, en cherchant la meilleure condition de pression et de température pour obtenir les propriétés optimales.
Quoi qu'un tube de télescope ne supporte pas les mêmes contraintes qu'une coque de bateau...
Ce fil permet de comprendre pourquoi ce matériau est en vogue et l'intérêt que l'on a à savoir le mettre en oeuvre

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

Bonjour Pascal Vincent,

Ces plaques ont l'air d'être prévues pour de l'habillage, et sont extremement cheres (200€/m²). Je ne vois aucun avantage à les utiliser par rapport à la technique décrite dans le post initial (tube environ les dimensions souhaitées) où un seul pli de 300g/m² est utilisé (mais 200g/m² suffirait).
Techniquement coller ces plaques sur une âme pourrait fonctionner, mais je n'y vois aucun avantage...

JMarc

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

adéu ! j'ai dejas utilisé ce genre de plaques, c'est tirer de grande bobines , un des grands avantages c'est la facilitée de travail pour tout formes courbes !
c'est vraiment du carbone de bonne fracture !!!

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

Admettons que ce soit vraiment du carbone tissé de qualité, est-ce vraiment fait pour une utilisation d'armature dans un polymère thermodurcissable (c'est la terminologie ) ?
Je ne le crois pas, de plus et comme le rappel JM, c'est beaucoup plus cher que du tissu et de la résine.
Cependant ça a forcément une application mais si c'est seulement une "peau" qui n'a aucune conséquence sur la résistance de la pièce à recouvrir ni un gain d'aucune sorte, alors c'est du pure apparat, c'est dommage sauf si on veut vraiment faire du tunning

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

Je relance le sujet car j'ai reçu une sympathique commande de 10m² de verre et 1m² de carbone-kevlar pour commencer mon newton 200-800.
Parmi les stratifieurs fous, avez-vous essayé le polystyrène pour donner de l'épaisseur?
Il est souvent question de balsa, dépron (ce que j'utilise pour mes protos)et carton alvéolé, quid de ce truc (qui existe en rouleau)?
Je ne vois pas d'autre matériau susceptible d'être roulé (j'ai essayé de cintrer du dépron à l'air chaud, il se dégrade), stratifié, de faible épaisseur et néanmoins suffisant pour cette application et assez léger pour ne pas alourdir inutilement un tube prévu pour faire 5Kg tout mouillé

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

Salut Astroperenoel

J'en profite pour te faire une reclamation sur une commande passée il y a un peu plus de 50jours, il y avait pour 5000 euros de matériel astro à tes frais et j'ai toujours rien reçu!!!

Sinon pour ton polystyrene en rouleau, il doit pas etre trés épais ni tres dense pour etre présenté ainsi!! J'ai récemment récupéré une plaque de polystyrene, elle fait moins de 1 cm d'épaisseur et pourtant pas moyen de la courber, ou juste un peu mais on sent qu'elle se microfissure (Kriiick!!) . le tiens c'est de l'expansé ou le classique polystyrene bulle?

Je vais faire des essais de stratification sur cette plaque cette semaine, avec du tissu de verre et de la résine époxy achtés chez c*st*r*m* , juste des essais pour manipuler la matiere et tester le produit fini (comprendre torturer)..

Comme toi je paris pas mal sur le polystyrene pour l'ame, coller les tissus sur le nida n'a pas l'air évident mettre en forme le nida encore moins , le balsa me plait bien pour le travail de forme possible, mais je crains le gonflement post- stratification si il cotoie regulierement des milieux humides.
Pour le polystyrene, il faut utiliser de l'époxy car le polyester fait fondre le polystyrene.

a bientot

deftronide alias chti juju

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

Hello,
Pour le depron, ça se fait à l'air chaud on y arrive, mais il faut vraiment y aller molo on a vite tendance à faire des bosses... Pas contre il devient ensuite dur et cassant.

Erick

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

Je ne savais pas pas ce que c'était le depron, apres une tite recherche sur le site des supermilliardairesfutursmaitersdumonde alias g**gle, c'est en fait du polystyrene expansé...que dis-je polystyrene extrudé, utilisé notemment pour les emballages d'hamburgers chers à josé bové, ou barquettes de viandes en supermarché. Certainement mis en forme par thermo presse, les parties en contact avec la presse forment une peaux lisse, le coeur forme l'ame, une sorte de sandwich monomatiere quoi!! Je me trompe?

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

Créer un compte ou se connecter pour commenter

Vous devez être membre afin de pouvoir déposer un commentaire

Créer un compte

Créez un compte sur notre communauté. C’est facile !

Créer un nouveau compte

Se connecter

Vous avez déjà un compte ? Connectez-vous ici.

Connectez-vous maintenant