Caractérisation mécanique des structures sandwichs utilisées comme extension d'avant-directrices des turbines hydroélectriques

Les matériaux composites, utilisés jusqu'à présent principalement dans les applications aérospatiales et marines, sont de plus en plus utilisés pour le renouvellement des infrastructures civiles, allant de la modernisation parasismique des colonnes de ponts jusqu'au renforcement des dalles de plancher dans les nouvelles structures de pont. Leur résistance à la corrosion, leur durabilité globale potentiellement élevée, leur adaptabilité et leurs caractéristiques de performances spécifiques élevées permettent leur utilisation dans des applications où l'utilisation de matériaux conventionnels pourrait être limitée en raison de la durabilité, du poids ou du manque de flexibilité de la conception. Des travaux de recherche réalisés par la compagnie Alstom, qui est le partenaire industriel de ce projet, ont prouvé que la modification de la forme et de la géométrie du bord d'attaque des avant-directrices augmente le rendement des turbines ce qui permet de réaliser d'importants gains. Le projet de recherche présenté se situe dans le cadre de la réhabilitation des turbines hydroélectriques existantes et déjà opérationnelles. Sphériquement, il s'agit de modifier l'écoulement d'eau en rajoutant une extension en matériaux composites aux avant-directrices. L'objectif de cette recherche est de proposer une structure sandwich performante et durable en matériau composite capable de remplir le rôle d'une extension d'avant-directrice de turbine hydraulique. Cette structure est d'environ deux mètres de haut et de section en U. La section est d'environ 20 cm de largeur et 60 cm de profondeur. Le matériau composite formant la peau (coque) du sandwich est un stratifié verre/époxy ou verre/vinylester fabriqué par la méthode d'infusion. Le matériau formant l'âme est soit une coulée d'époxy, soit un mousse polymère, soit une combinaison des deux. Les peaux doivent être fabriquées â l'extérieur du site où sont implantées les avant-directrices qui doivent être modifiées. L'assemblage peau/âme se fait directement sur les avant-directrices du site puisque ces dernières ne peuvent pas être bougées de leur socle. Afin de répondre à l'objectif ultime de ce projet, les études suivantes ont été entreprises : - Étude des matériaux constituant l'âme. - Étude des matériaux constituant la peau. - Étude des sandwichs peau/âme. - Effet de l'absorption d'eau sur les propriétés mécaniques