Les fibres utilisées pour les éléments structuraux en profilés structuraux FRP sont fibres de verre longues et continues. Les fibres présentent en traction le même comportement élastique-fragile, sans trace de parties d’écruissage et de ramolissement: par contre pendant la compression la réponse est mineure par rapport à la précedente, à difference de l’acier qui présente un comportement homogène et symétrique (isotrope).
| Fibre de renforce | Résistance à traction [MPa] | Module élastique [GPa] | Déformation par rupture [‰] | Coefficient de dilatation thermique long. [10-6 °C-1] | Coefficient de dilatation thermique rad. [10-6 °C-1] |
| Fibres de Carbone | 2400 – 5700 | 290 – 400 | 3 – 18 | -1,6 – 0,1 | 7 – 12 |
| Fibres d’ Aramide | 2400 – 3150 | 62 – 142 | 15 – 44 – 3 | 60 | / |
| Fibres de Verre | 3300 – 4500 | 72 – 87 | 48 – 50 | 3 – 5 | / |
| PVA | 870 – 1350 | 8 – 28 | 90 – 170 | / | / |
Tableau 1- Prestations mécanique des principales typologies de fibres de renfort
(Salvatore Russo, “Sturctures composites”, Hoepli)
La matrice doit principalement dérouler une fonction de protection et cohésion dans les fibres imprégnées, en créant aussi une continuité matérique et comportementale avec le produit final et en assurant la transmission correct des efforts dans la section. Par contre, du tableau suivant qui reporte les valeurs caractéristiques des principales résines imprégnantes, on en déduit qu’elles n’ont pas un effet positif sur la réponse élastique, sur la résistance à traction et sur la résistance à compression du composite.
| Matrice | Module long. à traction Ei [GPa] | Résistance à traction si [MPa] | Densité g [g/cm3] | Module d’élasticité à flexion [GPa] | Coefficient d’expansion thermique [10-6 °C] | Absorption de l’eau [%] |
| Polyester | 2,0 – 4,5 | 40 – 105 | 1,2 – 1,4 | / | 50 – 100 | 0,14 – 0,7 |
| Époxyde | 2,5 – 4,5 | 50 – 135 | 1,1 – 1,3 | / | 40 – 65 | 0,10 – 0,15 |
| Polyamide | / | 110 – 120 | 1,40 | 3,0 – 5,0 | 90 | 0,20 – 0,30 |
| Phénolique | / | 50 – 60 | 1,30 | / | 40 – 120 | 0,10 – 0,20 |
Tableau 2 – Caractéristiques mécaniques des principales typologies des matrices thermodurcissables
(Salvatore Russo, “Structures composites”, Hoepli)
Le produit dérivant de l’union des deux matériaux n’est pas la fusion des performances de chacun d’eux, mais une conjonction des leurs caractéristiqus de matrice et de fibre: l’haute résistance à traction des fibres est attenuée par les caractéristiques peu nombrueses de la résine, qui toutefois garantit ductilité de forme, cohésion matérique et réponse mécanique homogène.
| Matériau | Densité g [gcm3] | Résistance à traction [MPa] | Module élastique longitudinal [GPa] | Déformation par rupture [‰] | Coefficient de
dilatation thermique long. [10-6 °C-1] |
| PRFV (Polymère Renforcé de Fibres de Verre) | 1500 – 2200 | 600 – 800 | 30 – 42 | 14 – 20 | 10 |
| PRFC (Polymère Renforcé de Fibres de Carbone) | 1500 – 2200 | 1200 – 3000 | 110 – 160 | 12 – 15 | 0 |
| PRFA (Polymère Renforcé de Fibres d’Aramide) | 1500 – 2200 | 1000 – 1800 | 46 – 72 | 25 – 40 | – 6 |
Tableau 3 – Caractéristiques mécaniques des matériaux composites plus répandus
(Salvatore Russo, “Structures composites”, Hoepli)
[À suivre deuxième partie du “Comportement des Profilés Pultrudés FRP en Fibre de Verre”]
