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La présenté invention est relative 3 des ~lements
filiformes, appelés fibres, pouvant servir pour
le renforcement de matériaux moulables 3 liant du
type hydraulique ou non.
s
En ce qui concerne le renforcement des matériaux
moulables 3 liant hydraulique, la technique du
renforcement du belon par fibres métalliques,
éléments filiformes de courte longueur en acier
par exemple, est actuellement d'utilisation
courante; les propriétés du belon renforce par
ces fibres sont désormais bien connues et
plusieurs types de fibres de provenances
différentes destinées à des applications bien
spécifiques sont actuellement disponibles.
Ces différent types de fibres sont caracteri-
saules par leur effet de renforcement sur le
matériau composite , effet provoque par leurs
caracteris~iques géométriques et mécaniques.
De manière 3 pouvoir objectivement comparer
plusieurs types différents de fibres, il est
utile de rappeler le comportement et le processus
de renforcement d'un matériau composite 3 matrice
fragile, renforce par des fibres en matériau
ductile.
- 2 -
Ce comportement dépend de le du renfort
fibreux dans la matrice au voisinage d'une
fissure apparue suite a la ~ragilite de la
matrice , la fissure ayant ôte provoquée par un
dépassement de la contrainte de traction de
rupture dû des variations dimensionnelles
(thermiques, hygrométriques) ou des
sollicitations de flexion ou traction.
dolmen le renforcement par fibres apporte un
accroissement d'~energie de rupture du matériau
composite par rapport au matériau- matrice
fragile.
Lac croisement d'energie nécessaire à la rupture
correspond l'énergie nécessaire a llallongement
et à la rupture du renfort fibreux.
Cette explication de 1' intervention du renfort
fibreux fait bien comprendre la nécessité de
réaliser une solidarisassions parfaite entre les
fibres ductiles et la matrice fragile.
Par application de ces principes, il est
facile de caractériser les différents types de
fibres disponibles actuellement :
- Les fibres longues et droites représentées en
figure 1.
Seules les tensions d'adhérence régnant le long
de l'interEace fibre - matrice peuvent
provoquer un ancrage de la fibre dans la
matrice.
i
,
y
On montée que pour pouvoir solliciter la fibre en
traction jusque atteindre une tension de
traction voisine de la rupture de celle-ci, il
faudrait que son diamètre soit au moins 200 fois
plus petit que sa longueur; pour des raisons
pratiques de mise en oeuvre, il est exclu
d'utiliser des fibres qui auraient une telle
caractéristique géométrique.
Les fibres longues munies de crochets en leurs
extrémités.
Trois types différents sont représentés en figure
2. La présence de crochets aux extrémités permet
lys de réaliser un accrochage de la fibre à la
matrice.
Le comportement de la fibre dépend de la tenue
des crochets dans la matrice.
On constate expérimentalement que quelle que soit
la géométrie des crochets (nombre de courbures
opposées , rayon de courbure), l'energie
nécessaire à les déplier est toujours plus faible
que l'energie de rupture par fraction de la
fibre; il s'en suit que souvent les fibres munies
de crochets ne sont pas aimaient dans un état
voisin de la rupture dans une fissure de la
matrice mais sont déchaussées par dépliage des
crochets.
Comme conclusion, on admet que les crochets aux
extrémités, s'ils améliorent considérablement la
tenue du matériau composite , ne sont pas
sui f usants pour obtenir le comportement idéal.
Les fibres munies d'ondulations sinusoïdales
reparties sur toutes leur longueur.
~5251~
Dans ce cas, l'energie de dépliage est 3 nouveau
- bien inférieure à l'énergie de rupture par
traction de la fibre ; le nombre d'ondulations le
long d'une fibre ne compense pas le trop grand
S rayon de courbure de chaque ondulation.
. Ces fibres sont représentées en figure 3.
Les fibres lisses droites comprenant dans leur
longueur des parties aplaties pouvant également
être localisées en leurs extrémités.
Ces fibres sont représentées sur la figure 4.
Dans ce cas, l'accrochage réalise sans les
pliages induisant des pertes de raideur, est
limite dans ses performances parce qu'il est trop
agressif pour la matrice.
En effet, comme il est constate expérimentalement
lorsque la fibre est soumise 3 un effort de
traction, la matrice peut être cisaillée par les
parties aplaties il en résulte le déchausse ment
néfaste.
Les fibres rugueuses droites ou non.
Ces fibres sont représentées sur la figure 5.
Dans ce cas, la rugosité itou les courbures sont
insuffisantes pour réaliser un accrochage.
~22S2S~
La comparaison raisonnée des différentes fibre dispos
nobles actuellement aide à bien comprendre le problème
posé:
- Concevoir une fibre s'accrochanc parfaitement à la
matrice c'est-à-dire ne se déchaussant jamais ni du
fric de la fibre elle-même, ni du fait d'une rupture de
la matrice au voisinage du moyen d'ancrage.
Avec un tel type de fibre, l'energie de rupture du
matériau composite serait celle de la matrice fragile,
augmentée de celle vu renfort fibreux.
La présente invention vise à réaliser une fibre
destinée à renforcer un matériau-inatrice, le Delon par
exemple, en ne se déchaussant jasais hors de celui-ci,
ni du fait de la fibre elle-même, ni du fait de la
matrice par rupture de celle-ci au voisinage de
l'ancrage
A cet effet la fibre de renfoncement comprend un corps
filiforme rectiligne ayant un axe longitudinal et, à
chaque extrémité de celui-ci, une tète dont au moins la
partie en contact avec le corps filiforme a la forme
d'un solive de révolution défini par une courbe
génératrice telle que la tangente en tout point de
cette génératrice forme, avec l'axe longitudinal
précisé, un angle d'une valeur comprise entre 0~ et
~0~, l'in~ersection de la tangente avec l'axe se
trouvant toujours dans le volume même de la partie en
contact avec le corps filiforme.
Carme exemple, l'acier, pour des qualités mécaniques de
plus en plus faibles exige des angles de tête de plus
en plus élevés et pour vos qualités mécaniques de plus
en plus élevées exige des angles de tête de plus en
plus faibles.
y
- 6 - ~225~5~
Les éléments filiformes appelés "fibres" décrits ci-
avant peuvent se fabriquer par l'utilisation de plusieurs
procédés.
En effet, suivant un procédé, un élément filiforme de
longueur indéfinie de diamètre égal à la plus grande
dimension transversale de tête subit, par passage entre
un couple de cylindres de laminage rainurés, dont les
rainures sont pourvues d'encoches espacées les unes des
autres, une réduction de diamètre sur toute sa longueur
sauf que des têtes se forment aux emplacements des enco-
chus taillées le long des rainures des cylindres de
laminage.
L'étape suivante de ce procède consiste à couper revu-
librement l'élement filiforme continu laminé de meneur
a produire des fifres de longueur précise munies a
chaque extrémité d'une tête.
Un autre procède de préférence se réalisé par frappe
d'un marteau sur chaque extrémité d'un élément filin
forme, sans tête, ayant un diamètre égal a celui du
corps de la fibre, chaque extrémité étant maintenue lors
de la frappe par une matrice de manière a obtenir une
tête de forme souhaitée.
Un troisième procède se réalisé par formation d'une
goutte aux extrémités du corps filiforme a une tempe-
rature voisine du point de fusion de la matière Conti-
tuante. pres ce fromage, il peut succéder une trempe
pour améliorer les qualités mécaniques de la fifre.
L'invention est maintenant décrite de manière plus
détaillée en faisant référence aux dessins ci-annexés
dans lesquels:
a
_ 7 _ ~2~2~
- les figures FA et 6B représentent schématiquement un
appareil suivant l'invention;
- la figure 7 représente le détail X de la figure FA;
- la figure 8 représente en vue frontale le couple de
cylindres de la figure FA;
- la figure 9 représente en coupe le détail Y de la
figure 6B;
- la figure 10 représente en perspective quelques axent-
pies d'éléments obtenus à l'issue des procédés utile-
su .
Hans ces différentes figures, les mêmes notations de références désignent les mêmes éléments.
Comme illustré en figure FA, le fil bobiné désigné gène-
rarement par la notation de référencé 1 est tire vers un
appareil de laminage 2 constitue d'un couple de cylindres
de laminage à cannelures pourvues régulièrement sur leur
longueur d'encoches matrices des têtes de fibre dont
les figures 7 et 8 donnent un exemple de manière a réduit
ne le diamètre du fil comme matériau de base jusqu'au
diamètre du corps filiforme de la fibre excepté a l'en-
droit des têtes de ces fibres.
Cet appareil de laminage 2 fournit un fil 3 de diamètre
inférieur au diamètre initial et muni a espacement régi-
lier d'enflures 7. Le dispositif 4 de cisaillage sec-
lionne le fil ainsi obtenu a mi-volume de chaque enflure
pour créer les fibres 5 munies de leurs têtes 8.
Comme illustré en figure 6B, selon une forme de réagi-
station préférée, le fil bobiné désigné généralement par
la notation de référence 1 est tiré vers un appareil de
cisailla produisant des éléments filiformes 6 droits
de courte longueur constante devant être saisis indivis
duellement, pincés a leurs extrémités entre deux
J
- 8 - ~22525~
matrices comme en figure 9, engendrant avec l'aide des
Malraux de frappe les têtes désistes dans leur forme
exacte.
Comme représenté sur la figure 10, la fibre comporte un
corps filiforme 6 et à chaque extrémité de celui-ci une
tête 8 de plus grand dialnètre. Au moins la partie
intérieure de la tête, c'est-à-dire la partie de celle-ci
en contact avec le cours filiforme 6, a la forme d'un
solide de révolu'cion défini par une courbe génératrice.
La tangente en loua point de cette courbe génératrice
forme avec l'axe longitudinal du corps filiforme 6 un
D angle ci dont la valeur est comprise entre et 60~.
L'interseccion de côte tangente avec l'axe longitudinal
du corps filiforme se trouve toujours dans le volume môme
de la partie intérieure de la tête.
La figure là indique quelques valeurs possibles de ci en
fonction du point de contact de la tangente avec la
courbe génératrice.
Il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée aux
détails décrits.plus haut. elle peut subir de nombreuses
modifications qui n'en changent pas la portée.
y
