Cette ressource pédagogique se présente sous la forme d’une animation flash. Elle est destinée aux élèves et étudiants à partir de la 1^ière STI2D. La consultation pourra se faire en autonomie puisque l’animation a été créée pour une navigation intuitive. Elle se révélera aussi très utile aux professeurs désirant étoffer leurs cours de manière imagée et interactive.

Quel contenu ?

L’animation a pour but de se familiariser avec la structure, la fabrication et le comportement des matériaux composites industriels classiques. Il est conseillé de consulter les autres animations sur le comportement des matériaux de sorte à prendre conscience des similitudes et différences entre les familles de matériaux.

Ci-dessous le déroulement de l’animation :

Composition : un zoom lancé automatiquement sur l’une des constructions les plus remarquable faite en partie avec des matériaux composites : l’Airbus A350. Cette animation permet d’introduire la notion de tissage du renfort, avec une mise à l’échelle qualitative.

Détail des constituants : Cette diapositive présente les deux principaux ingrédients constituants un matériau composite classique : un renfort (fibre) et un liant (matrice). Ces informations (purement textuelles) permettent de mettre en place le vocabulaire, et de donner un visuel (photos) sur ces éléments.

Obtention des composites : Cette diapositive montre qualitativement les grandes étapes permettant d’obtenir un matériau composite : la pose des fibres et de la matrice, la cuisson dans un autoclave, puis un exemple de pièce obtenue.

Réalisation personnalisée : Ici, on propose à l’élève de réaliser lui-même son propre matériau composite. La préparation se fait en trois temps :

1.       L’élève choisit la direction de pose des couches (soit avec les flèches, soit en déplaçant directement le curseur jaune). Une fois la direction choisie, il pose la couche en appuyant sur le bouton « Poser une Couche ». La couche est alors posée, suivit d’une couche symbolisant la matrice. L’opération se répète jusqu’à empiler quatre couches.

2.       Après avoir posé la quatrième couche, l’élève décide de fermer l’autoclave. Une animation simple illustre cela. Après quoi, les couches successivement posées sont remplacées par une image d’un matériau composite, supposé cuit.

3.       Enfin, une fois le matériaux réalisé et cuit, l’élève décide de passer à un essai de traction afin de voir et comparer son comportement avec d’autres comportements de référence.

L’élève est totalement libre de choisir les directions qu’il souhaite. Il peut, par exemple, mettre toutes les fibres verticales (comportement rigide), toutes horizontales (comportement souple), mélanger horizontales et verticales (comportement intermédiaire), alterner les fibres à 45° dans un sens ou dans l’autre (comportement intermédiaire) ou créer un matériau non-symétrique (générant un comportement anisotrope – voir diapositive suivante "Comportement en traction")

Note : le passage à la diapositive suivante ("Comportement en traction") n’est autorisé que lorsque le matériau est terminé !

Comportement en traction : Dans cette diapositive, l’élève est invité à comparer le comportement cinématique (déformation) face à une sollicitation en traction. Trois éprouvettes sont présentes :

·         Éprouvette pour un essai longitudinal (bleue) : toutes les fibres sont orientées dans le sens de l’effort. Ce sont principalement elles qui reprennent les efforts. C’est le comportement le plus rigide (peu de déformation).

·         Éprouvette pour un essai transversal (rouge) : toutes les fibres sont orientées perpendiculairement à la charge. C’est essentiellement la matrice qui reprend les efforts. Le matériau est peu rigide (beaucoup de déformation).

·         Éprouvette personnalisée (verte) : il s’agit de l’éprouvette dont l’orientation des fibres a été choisie par l’élève, à la diapositive précédente. Le comportement varie donc selon les cas. Dans le cas où le matériau est anisotrope (fibres non-symétriques par rapport à la direction de charge), une déformation en cisaillement apparait (Cette expérience peut être fortement visible si on met toutes les fibres à 45° dans le même sens).

Comment consulter l’animation ?

Plusieurs solutions sont possibles :

• Le fichier .swf peut être lu dans tous les navigateurs internet ayant un add-on Adobe Flash Player à jour. Il peut s’avérer incompatible avec certains appareils nomades.
• Le fichier .exe  contient l’animation ainsi qu’un lecteur flash autonome. Il peut être joué sur un ordinateur (fonctionnant sous MS Windows) n’ayant pas Flash d’installé. Windows 10 indique un message de protection de l'ordinateur, il suffit de cliquer sur "Informations complémentaires" puis choisir "Exécuter quand même"
• Le fichier .html est une page web contenant l’animation. Elle s’ouvre automatiquement dans votre navigateur web lorsque vous cliquez dessus.
  Note : le fichier .swf doit être dans le même dossier que celui du fichier .html.
• Par l’ouverture de la présentation Powerpoint. Pour cela, le fichier .swf doit être présent dans le même dossier que celui du fichier PowerPoint. Au moment du lancement de l’animation, par mesure de sécurité, le logiciel peut vous demander l’autorisation de lire l’animation Flash. Vous devez l’autoriser, sans quoi vous resterez bloqué sur la 1^ère diapositive.
  Nota : pour incorporer directement l’animation dans une présentation Powerpoint : onglet Développeur, Autres contrôles et Shockwave Flash Object. De nombreux tutoriels sont disponibles sur le net à ce sujet.