FR2945338A1 - ENERGY ABSORPTION DEVICE IN SANDWICH COMPOSITE MATERIAL WITH ORIENTED BRIDGES - Google Patents
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Abstract
L' objet de l'invention est un dispositif de protection contre les ondes de pression à forte énergie résultant des ondes de souffle et/ou à faible énergie résultant de chocs à basse vitesse, caractérisé en ce qu'il comporte une succession d'au moins trois couches de matériau composite (31) formant une pièce monolithique, l'une au moins de ces couches comprenant : - une peau (51) constituée d'un renfort tissé 2D et/ou 3D noyé dans une résine, - une âme (52) en mousse, - une peau (53) constituée d'un renfort tissé 2D et/ou 3D noyé dans une résine, et - des ponts réalisés à partir de fils (54), traversant l'âme (52) et reliant les peaux (51,53).The object of the invention is a protection device against high-energy pressure waves resulting from the blast and / or low energy waves resulting from shocks at low speed, characterized in that it comprises a succession of at least three layers of composite material (31) forming a monolithic part, at least one of these layers comprising: - a skin (51) consisting of a 2D and / or 3D woven reinforcement embedded in a resin, - a core ( 52) of foam, - a skin (53) consisting of a 2D and / or 3D woven reinforcement embedded in a resin, and - bridges made from wires (54), passing through the core (52) and connecting the skins (51,53).
Description
-1- La présente invention concerne un dispositif d'absorption d'énergie en matériau composite sandwich à ponts orientés. Elle s'applique par exemple pour la protection de véhicules ou de bâtiment contre des agressions de type souffle, impact, crash, choc, explosion accidentelle .... The present invention relates to a power absorbing device of oriented bridge sandwich composite material. It is applicable for example for the protection of vehicles or buildings against attacks of the type blast, impact, crash, shock, accidental explosion ....
Une solution de protection consiste à équiper les structures d'un panneau de protection supplémentaire susceptible de résister aux efforts générés par une explosion de mine, un souffle, un crash, un impact et/ou de se déformer afin d'absorber une partie de l'énergie due à l'agression. A protection solution consists in equipping the structures with an additional protection panel that can resist the forces generated by a mine explosion, a blast, a crash, an impact and / or deforming in order to absorb a part of the energy due to aggression.
Les dispositifs d'absorption d'énergie équipent divers types de structures ou de matériels. A titre d'exemple pour les véhicules: Les véhicules militaires (engins blindés ou non roulants, ou navires) susceptibles d'évoluer en territoire hostile, en mission de reconnaissance par exemple, sont équipés d'une protection contre le souffle, mine et/ou les impacts. II est de même pour les véhicules civils pour lesquels une protection absorbant l'énergie d'un crash, d'un souffle et les projectiles associés est utilisée (tramways, trains, bus, voitures...) A titre d'exemple pour les matériels: Les enceintes de protection contenant des matériels dangereux (à savoir des munitions, des colis piégés ou des réservoirs sous pression), susceptibles de se trouver dans un endroit mettant en danger la sécurité de personnes, sont équipés d'une protection absorbant l'énergie et les éventuels projectiles projetés. Le but premier de ces dispositifs est de protéger efficacement contre les agressions mettant en jeu de fortes ou des faibles ondes de pression, notamment le souffle ou le choc basse vitesse en absorbant la majorité de l'énergie de l'agression par déformation et rupture du dispositif. Energy absorbing devices equip various types of structures or materials. As an example for vehicles: Military vehicles (armored or non-rolling vehicles, or ships) likely to evolve into hostile territory, on reconnaissance missions for example, are equipped with a protection against the breath, mine and / or or impacts. It is the same for civil vehicles for which a protection absorbing the energy of a crash, a blast and the associated projectiles is used (trams, trains, buses, cars ...) As an example for Materials: Protective enclosures containing dangerous materials (ie ammunition, parcel bombs or pressure vessels), which may be in a place endangering the safety of persons, shall be fitted with protective energy and any projected projectiles. The primary purpose of these devices is to effectively protect against attacks involving high or low pressure waves, including low-speed blast or shock by absorbing the majority of the energy of aggression by deformation and rupture of the device.
Etat de l'art: Les protections actuelles pour les agressions de type souffle, explosions, mines sont variées et divisées en deux familles de solution. Une première solution, décrite dans les brevets EP0897097, W02004088238, W02006105280 est un dispositif constitué de panneaux sandwiches réalisés par insertion d'un matériau déformable comme une épaisseur de mousse, et/ou des feuilles plastiques, et/ou 2945338 -2- structure type nid'abeille, entre deux panneaux rigides métalliques ou matériaux organiques (renforts tissés et matrice par exemple, ou polyuréthane). Une deuxième solution décrite dans les brevets FR2867554, FR2854685 est un dispositif de forme particulière permettant de dévier le souffle dû à l'explosion 5 d'une mine ou autre en supportant des contraintes élevées. Ces dispositifs sont avantageux dans le cas d'agression dirigée, type mine mais inutilisable pour les agression mufti-directionnelle. State of the art: The current protections for blast-type aggression, explosions, mines are varied and divided into two families of solution. A first solution, described in patents EP0897097, WO2004088238, WO2006105280 is a device consisting of sandwich panels made by insertion of a deformable material such as a thickness of foam, and / or plastic sheets, and / or 2945338 -2- type structure honeycomb, between two rigid metal panels or organic materials (woven reinforcements and matrix for example, or polyurethane). A second solution described in the patents FR2867554, FR2854685 is a device of particular shape to deflect the breath due to the explosion 5 of a mine or other supporting high stresses. These devices are advantageous in the case of directed aggression, mine type but unusable for mufti-directional aggression.
Les protections actuelles pour les agressions de type impact, crash, chocs sont 10 diverses et variées. Une première solution, décrite dans le brevet EP0955211, est un dispositif d'assemblage de matériaux absorbants dont les capacités d'absorption sont fortement augmentées par rapport à leur capacité unitaire lorsqu'ils sont associés, exemple association de ePTFE et d'un élastomère type EVA. Une deuxième solution, décrite dans le brevet EP1404549, est un dispositif 15 de matériau composite déformable, comme les structures en nid'abeille, qui se comprime sous le choc, l'impact ou le crash, en s'écrasant. The current protections for impact, crash, and shock attacks are diverse and varied. A first solution, described in the patent EP0955211, is a device for assembling absorbent materials whose absorption capacities are greatly increased with respect to their unit capacity when associated, for example association of ePTFE and a typical elastomer EVA. A second solution, described in EP1404549, is a device 15 of deformable composite material, such as honeycomb structures, which is compressed under impact, impact or crash, crashing.
Un inconvénient majeur de ces principes de protection est que pour chaque type d'agression (de la plus forte à la moins importante) un dispositif lui est associé. 20 Les principes de protection contre le souffle sont difficilement adaptables pour des chocs de très faibles énergie, et vis versa. Un autre inconvénient pour les protections contre le souffle, mine ou explosion tient à leur poids et à leur faible maniabilité car ils mettent en jeu des matériaux métalliques. En particulier les matériaux constituant ces panneaux ainsi que leurs 25 épaisseurs nécessaires donnent à l'ensemble un poids important doublé d'un manque de souplesse d'utilisation. Un autre inconvénient, lié directement au précédent, réside dans le manque d'adaptation de ces dispositifs à des formes plus ou moins complexes. Du fait de la nature des matériaux mis en oeuvre, le formage et la mise en forme selon des 30 rayons de courbure n'est pas envisageable, ce qui limite les formes possibles, en particulier les formes arrondies à faible rayon sont exclues. A major disadvantage of these protection principles is that for each type of aggression (from the strongest to the least important) a device is associated with it. The principles of protection against blast are difficult to adapt for very low energy shocks, and vice versa. Another disadvantage for protection against the breath, mine or explosion is their weight and low maneuverability because they involve metal materials. In particular, the materials constituting these panels as well as their necessary thicknesses give the assembly a significant weight coupled with a lack of flexibility of use. Another disadvantage, directly related to the previous one, lies in the lack of adaptation of these devices to more or less complex forms. Due to the nature of the materials used, forming and forming with radii of curvature is not possible, which limits the possible forms, in particular rounded shapes with small radius are excluded.
Description de l'invention: Un des objectifs de l'invention présentée est notamment de pallier les inconvénients précités en terme de : • adaptabilité du pouvoir absorbant à l'intensité de l'énergie à absorber 5 • réduction du poids • possibilité de mise en forme (réalisation en 1 opération de protection en forme avec gestion des rayons et courbures) • facilité de manutention et de remplacement A ceci, l'invention ajoute une excellente capacité d'absorption et de dissipation de 10 l'énergie générée par des fortes comme des faibles pressions Description of the invention: One of the objectives of the invention presented is in particular to overcome the aforementioned drawbacks in terms of: • adaptability of the absorbency to the intensity of the energy to be absorbed 5 • weight reduction • possibility of implementation In this case, the invention adds an excellent capacity for absorbing and dissipating the energy generated by strong energies. low pressures
L'invention a pour objet un dispositif de protection d'absorption d'énergie, comportant au moins trois couches de matériaux sandwich à ponts orientés formant une même pièce obtenue par moulage par transfert de résine. 15 Selon une caractéristique de l'invention, le dispositif est une succession de couches composées de ponts orientés. Le principe de base de l'absorbeur d'énergie qui fait l'objet de ce brevet repose sur la dissipation d'énergie par rupture de ponts orientés, des couches successives. 20 Dans la première couche le sandwich est par exemple composé d'un assemblage de fibres tissées en deux dimensions, la chaîne et la trame faisant entre elles un angle inférieur ou égal à 90°, d'une mousse structurelle en matériau d'âme, de fibres tissées en trois dimensions. Cet assemblage est solidarisé via un pontage 25 3D, traversant la mousse de part en part. Dans un mode de réalisation particulier, la première couche, orientée vers l'onde de pression, est composée de tissu de fibres d'aramide et/ou fibres de verres. The subject of the invention is a device for protecting energy absorption, comprising at least three layers of oriented bridge sandwich materials forming a single piece obtained by resin transfer molding. According to one characteristic of the invention, the device is a succession of layers composed of oriented bridges. The basic principle of the energy absorber which is the subject of this patent is based on the energy dissipation by breaking oriented bridges, successive layers. In the first layer the sandwich is for example composed of an assembly of two-dimensional woven fibers, the warp and weft forming between them an angle less than or equal to 90 °, a structural foam core material, of woven fibers in three dimensions. This assembly is secured via a 3D bypass, passing through the foam from one side to the other. In a particular embodiment, the first layer, oriented towards the pressure wave, is composed of aramid fiber fabric and / or glass fibers.
La deuxième couche sandwich est par exemple composée de fibres tissées en 30 deux dimensions, la chaîne et la trame faisant entre elles un angle inférieur ou égal à 90°, positionnées sur chaque face d'une mousse non structurelle en matériau d'âme, l'ensemble est assemblé via un pontage 3D. Les tissus peuvent être en fibres de verres. 2945338 -4- La troisième couche sandwich est par exemple composée de fibres tissées en deux dimensions, la chaîne et la trame faisant entre elles un angle inférieur ou égal à 900, positionnées sur chaque face d'une mousse structurelle en matériau d'âme, l'ensemble est assemblé via un pontage 3D. Les tissus peuvent être en fibres de verres. The second sandwich layer is for example composed of woven fibers in two dimensions, the warp and weft forming between them an angle less than or equal to 90 °, positioned on each face of a non-structural foam of core material, assembly is assembled via 3D bridging. The fabrics may be glass fibers. The third sandwich layer is for example composed of woven fibers in two dimensions, the warp and weft forming between them an angle less than or equal to 900, positioned on each side of a structural foam of core material, the assembly is assembled via 3D bridging. The fabrics may be glass fibers.
La couche centrale joue le rôle d'absorbeur d'énergie. Les deux autres couches assument le rôle de répartiteur d'efforts pour augmenter la performance de l'absorption d'énergie. The central layer plays the role of energy absorber. The other two layers assume the role of force distributor to increase the performance of energy absorption.
Chaque couche comporte un empilement de matériaux, le nombre de couches de tissu et l'épaisseur de l'âme dépendant de l'épaisseur souhaitée. Dans un mode de réalisation particulier, l'épaisseur de la troisième couche est moitié de l'épaisseur de la première couche. L'épaisseur de la deuxième couche 15 est au moins trois fois l'épaisseur de la troisième couche. La densité de ponts, l'orientation et la hauteur des ponts est dépendant de l'énergie à absorber. Le nombre de couches totales est dépendant de l'énergie à absorber. Le nombre minimum est de trois. En fonction de l'énergie ce nombre minimum ce voit 20 augmenter d'un multiple de 2 couches. Par exemple, pour un empilement de cinq couches, les trois premières sont celles décrites précédemment auxquelles vient se rajouter une quatrième couche proche de la deuxième couche décrite. La cinquième couche sera proche de la troisième décrite. Les matériaux des pontages 3D peuvent-être des fibres de verres ou de lin. 25 Avantageusement, la résine peut-être une résine phénolique. Each layer comprises a stack of materials, the number of layers of fabric and the thickness of the core depending on the desired thickness. In a particular embodiment, the thickness of the third layer is half the thickness of the first layer. The thickness of the second layer 15 is at least three times the thickness of the third layer. The density of bridges, the orientation and the height of the bridges is dependent on the energy to be absorbed. The number of total layers is dependent on the energy to be absorbed. The minimum number is three. Depending on the energy this minimum number is increased by a multiple of 2 layers. For example, for a stack of five layers, the first three are those described above to which is added a fourth layer close to the second layer described. The fifth layer will be close to the third described. The materials of the 3D bypasses may be glasses or flax fibers. Advantageously, the resin may be a phenolic resin.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui suit faite en regard de dessins annexés qui représentent : la figure la et lb, un exemple de panneau d'absorption d'énergie selon l'art 30 antérieur ; la figure 2, un exemple d'assemblage de panneaux du type de la figure 1 pour former une structure protectrice la figure 3, un exemple de réalisation possible d'un dispositif de protection selon l'invention ; 2945338 -5- les figures 4, une illustration du principe de réalisation d'un tissage à trois dimensions ; les figures 5, une illustration des principes de réalisation d'un assemblage à pontage 3D; 5 la figure 6, une illustration des principes de réalisation d'un assemblage à pontage 3D à n couches; Other features and advantages of the invention will become apparent from the following description made with reference to the accompanying drawings which show: FIG. 1a and 1b, an example of an energy absorption panel according to the prior art previous; FIG. 2, an example of assembly of panels of the type of FIG. 1 to form a protective structure; FIG. 3, an exemplary possible embodiment of a protection device according to the invention; FIGS. 4, an illustration of the principle of producing a three-dimensional weave; FIGS. 5, an illustration of the principles of realization of a 3D bridging assembly; Figure 6 is an illustration of the principles of making an N-layer 3D bridge assembly;
La figure la présente un exemple de panneau d'absorption d'énergie (1) selon l'art antérieur. Ce panneau comporte plusieurs couches 11, 12, 13, 14 juxtaposées, 10 fixées entre elles par des couches jointives de colle 10 ou des goujons filetés 15, figure lb. La couche extérieure est par exemple en matériau de type céramique alors que la couche 12 est en acier, la couche 13 en matériau de type sandwich métallique ou mousse, la couche 14 en matériau de type composite. Selon l'épaisseur, notamment de cette couche 12, le panneau est plus ou moins lourd. Figure la shows an example of energy absorbing panel (1) according to the prior art. This panel comprises several layers 11, 12, 13, 14 juxtaposed, 10 fixed together by adhesive layers of adhesive 10 or studs 15, FIG. The outer layer is for example ceramic material material while the layer 12 is made of steel, the layer 13 of metal sandwich type material or foam, the layer 14 of composite type material. Depending on the thickness, in particular of this layer 12, the panel is more or less heavy.
Dans tous les cas d'application, son poids est un obstacle. Les couches 11,12 peuvent par ailleurs lors de l'impact des éléments projetés produire des effets arrières tels que des éclats. Ces effets sont généralement nuisibles voire dangereux pour l'environnement, en particulier pour les personnes. In all cases of application, its weight is an obstacle. The layers 11, 12 may also during the impact of the projected elements produce rear effects such as splinters. These effects are generally harmful or even dangerous for the environment, especially for people.
La figure 2 présente un assemblage de panneaux 1 du type de celui de la figure 1 pour une application d'un matériel 21. L'assemblage réalisé épouse autant que possible la forme de ce matériel 21, mais de façon non optimale. Les deux panneaux sont reliés entre eux au niveau de leurs tranches en formant un angle saillant 22 en raison du contour adopté. FIG. 2 shows an assembly of panels 1 of the type of FIG. 1 for an application of a material 21. The assembled assembly marries as much as possible the shape of this material 21, but in a non-optimal manner. The two panels are interconnected at their slices forming a projecting angle 22 because of the adopted contour.
La figure 3 présente un exemple de réalisation possible d'un dispositif d'absorption d'énergie selon l'invention. Le dispositif est représenté par une vue partielle en coupe. La partie représentée est plane mais elle peut avantageusement prendre toutes sortes d'autres formes. Le panneau de la figure 3 est formé d'un empilement de matériau composite sandwich monobloc comportant trois couches 31, 32, 33 solidaires réalisées dans un même moule. FIG. 3 shows an exemplary possible embodiment of an energy absorption device according to the invention. The device is represented by a partial sectional view. The part shown is flat but it can advantageously take all kinds of other forms. The panel of FIG. 3 is formed of a stack of monoblock sandwich composite material comprising three integral layers 31, 32, 33 made in the same mold.
La première couche 31 est disposée du côté de la menace, en l'occurrence l'arrivée de l'onde de pression 30. Cette première peut être une couche sandwich 2945338 -6- par exemple, composée de fibres tissées en trois et/ou deux dimensions, composée par exemple de fibres d'aramide, de verre ou de polypropylène noyée dans de la résine. Les fibres sont préalablement tissées à sec selon un tissage en trois et/ou deux dimensions. Une âme en mousse espace les renforts tissés et est 5 nécessaire pour obtenir l'épaisseur souhaitée de la couche 31 obtenue par moulage par transfert de résine, comme cela sera décrit par la suite. La figure 4 illustre le principe de réalisation d'un tissage à trois dimensions, respectivement par une vue en coupe. Classiquement, les mailles se croisent selon les trois dimensions. La figure montre un exemple où les fils de la trame et 10 de chaîne se croisent perpendiculairement dans le plan de l'épaisseur du renfort. Le tissage où les fils se croisent selon un angle de 90°, dans le plan horizontale. La figure 5 illustre le principe de réalisation d'un assemblage à pontage 3D. Un fil 54 en matériau fibreux lie les renforts tissés 51, par exemple illustré figure 4, et les renforts 53 en traversant l'âme en mousse 52. Ce fil est composé de plusieurs 15 filaments. Le matériau peut être par exemple, du verre, du basalte, de l'aramide, du lin ou du polypropylène. La densité de filament peut être par exemple de l'ordre de 600 à 3000Tex. La densité de ponts et leur inclinaison ainsi que la répartition de la pression souhaitée peuvent être déterminées a priori afin d'obtenir l'absorption souhaitée. 20 L'inclinaison des ponts peut être orientés selon un angle inférieur ou égale à 90°, compris par exemple entre 45° et 90°. The first layer 31 is disposed on the side of the threat, in this case the arrival of the pressure wave 30. This first may be a sandwich layer 2945338 -6- for example, composed of fibers woven in three and / or two dimensions, composed for example of aramid fibers, glass or polypropylene embedded in resin. The fibers are previously dry woven according to a weave in three and / or two dimensions. A foam core spaced apart the woven reinforcements and is necessary to obtain the desired thickness of the resin transfer molded layer 31, as will be described later. Figure 4 illustrates the principle of making a three-dimensional weave, respectively by a sectional view. Classically, meshes cross in three dimensions. The figure shows an example where the warp and weft threads intersect perpendicularly in the plane of the reinforcement thickness. The weaving where the threads cross at an angle of 90 °, in the horizontal plane. Figure 5 illustrates the principle of making a 3D bridging assembly. A thread 54 of fibrous material binds the woven reinforcements 51, for example illustrated in FIG. 4, and the reinforcements 53 through the foam core 52. This thread is composed of several filaments. The material may be, for example, glass, basalt, aramid, flax or polypropylene. The filament density may be for example of the order of 600 to 3000 TeX. The density of bridges and their inclination as well as the distribution of the desired pressure can be determined a priori in order to obtain the desired absorption. The inclination of the bridges can be oriented at an angle less than or equal to 90 °, for example between 45 ° and 90 °.
Cette première couche peut être aussi, par exemple composée de fibres tissées en trois et/ou deux dimensions, composée par exemple de fibres d'aramide, de 25 verre ou de polypropylène noyée dans de la résine. Les fibres sont préalablement tissées à sec selon un tissage en trois et/ou deux dimensions. L'empilement de renforts est nécessaire pour obtenir l'épaisseur souhaitée de la couche 31 obtenue par moulage par transfert de résine, comme cela sera décrit par la suite. This first layer may also be, for example composed of woven fibers in three and / or two dimensions, composed for example of aramid fibers, glass or polypropylene embedded in the resin. The fibers are previously dry woven according to a weave in three and / or two dimensions. The stack of reinforcements is necessary to obtain the desired thickness of the layer 31 obtained by resin transfer molding, as will be described later.
30 Le nombre de renforts superposés avec ou sans l'épaisseur de la mousse pour obtenir l'épaisseur souhaitée peut être déterminé a priori. L'épaisseur de la couche 31 peut être de inférieure ou égale à 20mm,, compris par exemple entre 5mm et 20mm. 2945338 -7- Cette première couche permet de répartir l'onde de pression, elle absorbe une partie de l'énergie. Elle contient les éléments projetés par l'onde de pression. The number of superposed reinforcements with or without the thickness of the foam to obtain the desired thickness can be determined a priori. The thickness of the layer 31 may be less than or equal to 20 mm, for example between 5 mm and 20 mm. This first layer makes it possible to distribute the pressure wave, it absorbs a part of the energy. It contains the elements projected by the pressure wave.
La deuxième couche 32 est une couche sandwich par exemple composé de fibres 5 tissées en deux dimensions, composée par exemple de fibres d'aramide, de verre ou de polypropylène noyée dans de la résine. Les fibres sont préalablement tissées à sec selon un tissage en deux dimensions. Une âme en mousse espace les renforts tissés et est nécessaire pour obtenir l'épaisseur souhaitée de la couche 32 obtenue par moulage par transfert de résine, comme cela sera décrit 10 par la suite. Le principe de réalisation de l'assemblage à pontage 3D de la couche 32 est représenté figure5. La densité de filament peut être par exemple de l'ordre de 300 à 2000Tex. La densité de ponts et leur inclinaison pour obtenir l'absorption souhaitée peuvent 15 être déterminées a priori. L'inclinaison des ponts peut être orientés selon un angle inférieur ou égale à 90°, compris par exemple entre 20° et 90°. Le nombre de renforts superposés et l'épaisseur de la mousse pour obtenir l'épaisseur souhaitée peut être déterminé a priori. 20 Cette première couche permet de répartir l'onde de pression, elle absorbe une partie de l'énergie. Elle contient les éléments projetés par l'onde de pression. Cette deuxième couche a un rôle prépondérant dans la mesure où elle absorbe la majorité de l'énergie de l'onde de pression. En ce qui concerne l'épaisseur, elle est aussi adaptée à l'amplitude de l'onde de pression et notamment à son énergie. 25 Une épaisseur de l'ordre de 20 à 50 millimètres peut être nécessaire. The second layer 32 is a sandwich layer, for example composed of two-dimensional woven fibers, composed for example of aramid fibers, glass or polypropylene embedded in resin. The fibers are previously dry woven according to a two-dimensional weave. A foam core spaced apart the woven reinforcements and is required to obtain the desired thickness of the resin transfer molded layer 32, as will be described later. The embodiment of the 3D bridging assembly of the layer 32 is shown in FIG. The filament density may be for example of the order of 300 to 2000Tex. The density of bridges and their inclination to obtain the desired absorption can be determined a priori. The inclination of the bridges can be oriented at an angle less than or equal to 90 °, for example between 20 ° and 90 °. The number of superimposed reinforcements and the thickness of the foam to obtain the desired thickness can be determined a priori. This first layer makes it possible to distribute the pressure wave, it absorbs a part of the energy. It contains the elements projected by the pressure wave. This second layer has a preponderant role insofar as it absorbs the majority of the energy of the pressure wave. Regarding the thickness, it is also adapted to the amplitude of the pressure wave and in particular to its energy. A thickness in the range of 20 to 50 millimeters may be necessary.
La troisième couche 33 peut être une couche sandwich par exemple composée de fibres tissées en deux dimensions, composée par exemple de fibres d'aramide, de verre ou de polypropylène noyée dans de la résine. Les fibres sont préalablement 30 tissées à sec selon un tissage en trois et/ou deux dimensions. Une âme en mousse espace les renforts tissés et est nécessaire pour obtenir l'épaisseur souhaitée de la couche 33 obtenue par moulage par transfert de résine, comme cela sera décrit par la suite, La figure 5 illustre le principe de réalisation d'un assemblage à pontage 3D. 2945338 -8- La densité de filament peut être par exemple de l'ordre de 600 à 3000Tex. La densité de ponts et leur inclinaison ainsi que la répartition de la pression souhaitée peuvent être déterminées a priori, afin d' obtenir l'absorption souhaitée. L'inclinaison des ponts peut être orientés selon un angle (par rapport au plan 5 horizontal de la couche) inférieur ou égale à 90°, compris par exemple entre 45° et 90°. The third layer 33 may be a sandwich layer for example composed of two-dimensional woven fibers, composed for example of aramid fibers, glass or polypropylene embedded in resin. The fibers are previously dry woven according to a weave in three and / or two dimensions. A foam core spaced the woven reinforcements and is necessary to obtain the desired thickness of the layer 33 obtained by resin transfer molding, as will be described later. FIG. 5 illustrates the principle of making an assembly with 3D bridging. The filament density may be for example of the order of 600 to 3000 TeX. The density of bridges and their inclination as well as the distribution of the desired pressure can be determined a priori, in order to obtain the desired absorption. The inclination of the bridges can be oriented at an angle (relative to the horizontal plane of the layer) less than or equal to 90 °, for example between 45 ° and 90 °.
Cette troisième couche peut être aussi, par exemple composée de fibres tissées en trois et/ou deux dimensions, composée par exemple de fibres d'aramide, de 10 verre ou de polypropylène noyée dans de la résine. Les fibres sont préalablement tissées à sec selon un tissage en trois et/ou deux dimensions. L'empilement de renforts est nécessaire pour obtenir l'épaisseur souhaitée de la couche 33 obtenue par moulage par transfert de résine, comme cela sera décrit par la suite. This third layer may also be, for example composed of woven fibers in three and / or two dimensions, composed for example of aramid fibers, glass or polypropylene embedded in the resin. The fibers are previously dry woven according to a weave in three and / or two dimensions. The stack of reinforcements is necessary to obtain the desired thickness of the layer 33 obtained by resin transfer molding, as will be described later.
15 Le nombre de renforts superposés avec ou sans l'épaisseur de la mousse pour obtenir l'épaisseur souhaitée peut être déterminé a priori. Cette dernière couche permet de répartir l'onde de pression, elle absorbe une partie de l'énergie. En particulier, cette troisième couche 33 encaisse la déformation résiduelle, 20 stoppe l'onde de pression. Elle apporte notamment la résistance avec la continuité de la matière, par dissipation des contraintes mécaniques dans toute la face arrière. La troisième couche 33 a par exemple une épaisseur de l'ordre de la moitié de l'épaisseur de la deuxième couche 31. 25 Les épaisseurs des couches sont adaptées au niveau de protection recherchée. D'autres couches peuvent être additionnées par superposition au trois couches 31, 32, 33 pour adapter la protection au niveau de protection recherché. La figure 6 illustre le principe de réalisation d'un assemblage à pontage 3D à n 30 couches. Le nombre minimum de couches est de trois, figure 3. La couche 61 peut être composée par le même principe que la couche 32, illustrée par la figure 5. La couche 33 est additionnée à la couche 61 pour fermer l'empilement. Par exemple, un empilement de cinq couches augmentera le niveau de protection. 2945338 -9- L'ajout d'une couche 6n associée à une couche 33 permet d'adapter le niveau de protection. La couche 6n peut être composée par le même principe que la couche 32, illustrée par la figure 5. La technique de mise en oeuvre pour la fabrication du caisson composite qui fait l'objet de ce dépôt de brevet, fait appel à une technologie "voie humide". Le principe de la technique consiste en l'imprégnation de renforts secs par une résine liquide (de viscosité pouvant varier). Cette imprégnation peut être réalisée par injection RTM (avec ou sans assistance du vide), par infusion (dans le plan ou transverse), par compression ou stratification manuelle. The number of superposed reinforcements with or without the thickness of the foam to obtain the desired thickness can be determined a priori. This last layer makes it possible to distribute the pressure wave, it absorbs a part of the energy. In particular, this third layer 33 cash the residual deformation, 20 stops the pressure wave. It brings in particular the resistance with the continuity of the material, by dissipation of the mechanical stresses in all the back face. The third layer 33 has for example a thickness of the order of half the thickness of the second layer 31. The thicknesses of the layers are adapted to the desired level of protection. Other layers may be added by superimposition to the three layers 31, 32, 33 to adapt the protection to the desired level of protection. Figure 6 illustrates the principle of making a n-layer 3D bridging assembly. The minimum number of layers is three, Figure 3. The layer 61 may be composed by the same principle as the layer 32, illustrated in Figure 5. The layer 33 is added to the layer 61 to close the stack. For example, a stack of five layers will increase the level of protection. The addition of a layer 6n associated with a layer 33 makes it possible to adapt the level of protection. The layer 6n may be composed by the same principle as the layer 32, illustrated in FIG. 5. The technique of implementation for the manufacture of the composite box which is the subject of this patent application uses technology wet way ". The principle of the technique consists of impregnating dry reinforcements with a liquid resin (viscosity that can vary). This impregnation can be performed by RTM injection (with or without vacuum assistance), by infusion (in the plane or transverse), by compression or manual stratification.
La résine utilisée peut être de la résine époxyde ou de la résine phénolique ou tout autre type de résine en fonction des propriétés recherchées. Dans le bilan global de la masse d'un dispositif selon l'invention, la gestion du ratio taux de renfort, taux de résine constitue un élément clé dans la recherche de l'absorption d'énergie. Une telle structure permet d'obtenir un gain de poids très important tout en assurant un bon pouvoir absorbant comme l'ont démontré les essais et les simulations numériques réalisés par les déposants. The resin used may be epoxy resin or phenolic resin or any other type of resin depending on the desired properties. In the overall assessment of the mass of a device according to the invention, the management of the ratio of reinforcement rate, resin content is a key element in the search for energy absorption. Such a structure provides a very significant weight gain while ensuring good absorbency as demonstrated by the tests and numerical simulations performed by the applicants.
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---|---|---|---|---|
US3351374A (en) * | 1963-07-01 | 1967-11-07 | Lockheed Aircraft Corp | Armor construction |
EP0897097A2 (en) * | 1997-08-13 | 1999-02-17 | Gerd Kellner | Sandwich plate for protection from explosive mines |
US6103641A (en) * | 1998-04-09 | 2000-08-15 | Gehring Textiles Inc | Blunt trauma reduction fabric for body armor |
Family Cites Families (2)
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---|---|---|---|---|
FR2427198A1 (en) * | 1978-06-02 | 1979-12-28 | Europ Propulsion | THREE-DIMENSIONAL TEXTURE PRESENTING A PRIVILEGED DIRECTION |
US7563497B2 (en) * | 2004-12-27 | 2009-07-21 | Mkp Structural Design Associates, Inc. | Lightweight, rigid composite structures |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3351374A (en) * | 1963-07-01 | 1967-11-07 | Lockheed Aircraft Corp | Armor construction |
EP0897097A2 (en) * | 1997-08-13 | 1999-02-17 | Gerd Kellner | Sandwich plate for protection from explosive mines |
US6103641A (en) * | 1998-04-09 | 2000-08-15 | Gehring Textiles Inc | Blunt trauma reduction fabric for body armor |
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