CFM 2019

Investigation sur le rôle des différentes échelles d'une tresse lors d'un pré-étirage ainsi qu'une étude expérimentale sur l'influence du type de pré-étirage sur le comportement de la tresse
Cédric Bain  1, 2, 3@  , Peter Davies  2@  , Yann Marco  1@  , Guilhem Bles  1@  
1 : ENSTA Bretagne  (UMR CNRS 6027)
IRDL : F-29200 Brest, France
2 : IFREMER  (Laboratoire Comportement des Structure en Mer)
Ifremer, Brest
3 : INO-ROPE
INO-ROPE

L'utilisation des câbles synthétiques est très répandue dans les applications nautiques du fait de leurs nombreuses qualités : légèreté, bonne résistance mécanique et à l'environnement marin. Cette utilisation tend à s'élargir à de plus larges domaines industriels tels que le milieu de l'industriel offshore mais également celui du levage où le gain de poids est un atout majeur. La structure complexe d'une tresse, assemblage de différents sous-ensembles de fibres, rend la prévision de son comportement mécanique également complexe. Une tresse est caractérisée par l'existence de sous échelle d'assemblage de fibres que sont : le fuseau, le brin et le filament. Dans le cas de notre étude, le type de matériau étudié est le polyéthylène haut module provenant du fabriquant DSM de grade SK99. Plusieurs études ont été réalisées notamment en cherchant à modéliser numériquement chaque échelle de la tresse afin de prendre en compte le rôle de la construction dans la réponse du matériau à un chargement mécanique. Les cordages toronnés ont particulièrement fait l'objet de multiples études sur leur comportement mécanique en statique mais également en fatigue dans le cadre de leur application comme câbles d'amarrages de plateformes dans le milieu offshore. Ces études ont permis de définir plusieurs protocoles permettant de stabiliser le comportement mécanique de ces assemblages de fibres pour répondre aux demandes des industriels. Récemment des études ont été réalisées pour étudier l'influence de la charge de pré-étirage et du nombre de cycles Charge/Décharge à réaliser pour obtenir un pré-étirage optimum sur des cordages, aussi bien tressés que toronnés.

L'étude présentée ici se place dans le prolongement de ces dernières études. Différents types de pré-étirage ont été réalisés sur chacune des échelles de la tresse. Peu d'études ont tenté de découpler l'influence de la construction et celle du matériau sur la réponse mécanique d'une tresse. Cette campagne expérimentale à différentes échelles permet de voir le lien entre la construction et celle du matériau. L'autre point abordé vise de déterminer le type de préétirage à utiliser afin de stabiliser les propriétés mécaniques de tresse. Ce préétirage joue majoritairement un rôle sur la construction de la tresse : les fibres viennent s'aligner dans le sens de sollicitation. Les différents types de préétirage testés dans le cadre de cette étude tentent de montrer le rôle de l'effort maximal appliqué lors du préétirage mais également celui de la nature du chemin de chargement. Dans cette étude, 3 types ont été définis : 1 cycle charge/décharge, 10 cycles charge/décharge et un cycle charge/décharge coupé par une relaxation. Ainsi avec ce panel d'essais, le rôle de la construction sur la réponse mécanique de la tresse pendant et à l'issue du pré-étirage ont été étudiés. Un préétirage optimum a également pu être défini à l'aide de paramètres choisis arbitrairement suivant le cahier des charges d'utilisation de la tresse.


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