La présente invention se rapporte au domaine de la fabrication des pièces structurales en matériau composite, notamment pour l'aéronautique.

La présente invention concerne, plus particulièrement, une pièce structurale en matériau composite percée d'un ou plusieurs orifices ainsi qu'un procédé de réalisation d'une telle pièce structurale.

Comme cela est connu en soi, on peut réaliser des pièces en matériaux composites à partir de stratifiés constitués d'un empilement de plis, chaque pli comportant des fibres longues s'étendant sensiblement parallèlement les unes aux autres ou tissés croisées entre elles.

L'intérêt principal de ce type de matériau réside dans la possibilité d'optimiser leurs propriétés mécaniques aux sollicitations.

En effet, l'orientation spécifique des fibres peut être défini par rapport à la direction des sollicitations locales dans les pièces.

Les propriétés mécaniques du stratifié sont, ainsi, directement liées à la séquence des différents plis de fibres étendues et des orientations des fibres dans l'empilement. On utilise ainsi pour ces plis étendus soit des nappes de fibres unidirectionnelles, soit des tissus bidirectionnels, soit des matériaux dits multiaxiaux, ou des tissus multicouches 3D ou interlocks.

Dès lors, le matériau peut être défini pour ten ir au m ieux les sollicitations auquelles il est destiné.

Ces structures en matériau composite sont obtenues par des techniques de drapage de fibres sèches ou pré-imprégnées que l'on consolide par imprégnation et polymérisation de résine.

Dans ces pièces structurales, des orifices peuvent être formés, notamment pour faire passer un axe permettant l'assemblage de plusieurs pièces afin de transmettre des efforts.

On peut citer, notamment, l'exemple de chapes de bielles en matériau composite qui comportent des orifices destinés à recevoir un axe.

Or, la présence d'orifices engendre des concentrations de contraintes dues à l'insertion de l'axe dans les orifices qui nécessitent de renforcer localement les pièces structurales autour de leurs orifices.

U ne sol ution consiste à réal iser un renforcement par une augmentation de l'épaisseur de la structure autour du trou, en réalisant un empilement de plis disposés alternativement dans diverses directions. Par exemple, on alterne des couches de fibres dans 4 directions angulées de 45° les unes par rapport aux autres, ou on empile sucessivement des couches de tissus bidirectionnels ayant des directions à 0° et 90° d'une part et +/-45° d'autre part. Dans un tel cas, on peut obtenir une pièce dont le stratifié, comporte autant de fibres dans chacune des 4 direction, dès lors que l'on prend en considération un nombre de couches de plis suffisants. Le ratio de chacune des 4 directions est de 25% ou un ratio approché. On obtient ainsi un stratifié dit 'quasi-isotrope', c'est-à-dire ayant des propriétés sensiblement identiques dans toutes les directions radiales autour du trou, ce qui donne une capacité en matage équivalente dans chaque direction radiale autour du trou.

Cette solution conduit à augmenter très significativement l'épaisseur autour du trou et est donc pénalisante en terme de masse. Cette solution nécessite également un ligament de grande dimension pour tenir une chape.

Une autre solution consiste alors à renforcer le contour du ligament avec des fibres principalement unidirectionnelles cerclées autour de la zone de trou pour constituer le ligament périphérique. Cette solution offre une très bonne tenue en traction grâce à ces fibres périphériques, mais n'apporte aucune amélioration en cas de compression sur le bord de trou du côté opposé au ligament. De plus la liaison d'interface entre les empilements de couches de fibres en bord de trou et les fibres en cerclage, introduit une forte discontinuité de structure qui peut être insuffisante.

Une autre solution consiste alors à broder autour du trou une mèche en carbone, avec une couture en zig-zag.

Cette solution n'est toutefois pas satisfaisante notamment du point de vue de la masse : on constate qu'un certain nombre de fils utilisés autour du trou sont en fait inutiles au regard des efforts à transmettre et pénal isent indûment le poids de la pièce concernée.

Par ailleurs, cette technique est relativement lente à produire en comparaison avec des techniques de tissage.

U n but de la présente invention est de proposer une pièce structurale en matériau composite présentant un orifice remédiant aux inconvénients susmentionnés.

Un autre but de la présente invention est de proposer une pièce structurale en matériau composite dans laquelle la tenue mécanique de la zone voisine de l'orifice est optimisée tout en offrant une masse optimisée et une épaisseur minimale de cette zone .

Il est également désirable d'améliorer la tenue de matage dans les pièces structurales présentant un orifice d'assemblage réduisant les risques de délaminage au bord de l'orifice.

Un autre but de la présente invention est de proposer une pièce structurale présentant un orifice d'assemblage dont la tenue de ligament est améliorée.

A cet effet, l'invention propose une pièce structurale en matériau composite comprenant au moins un orifice d'assemblage, ladite pièce étant composée d'un empilement de plis de fibres courantes comprenant au moins une couche de plis de fibres unidirectionnelles orientées ou au moins une couche de tissu ou de tresse orienté s'étendant à la pièce au-delà de la zone périphérique à l'orifice, et au moins un pli de renfort autour de l'orifice.

Cette pièce est remarquable en ce que le pli de renfort est composé d'une préforme textile composite tissée formée d'une armure obtenue par l'assemblage de plusieurs fibres de chaîne circonférentielles décrivant une trajectoire autour dudit orifice d'assemblage et de fibres de trame s'étendant radialement par rapport au centre dudit orifice.

Grâce à la présente invention, la présence d'un renfort local au niveau des orifices d'une pièce structurale formée d'une préforme tissée améliore la tenue de matage autour du trou, et améliore la tenue de ligament de la pièce concernée tout en limitant la masse de cette pièce renforcée.

On répond, dès lors, de façon optimale aux sollicitations de service notamment lors de la transmission d'efforts des pièces en matériau composite au niveau de leurs orifices.

Suivant d'autres caractéristiques optionnelles de l'invention, prises seules ou en combinaison :

- la préforme textile du renfort composite tissé décrit une trajectoire spirale ou annulaire, ladite spirale ou ledit anneau respectivement étant sensiblement concentrique par rapport au centre dudit orifice ;

- la préforme textile du renfort composite tissé est formée d'une armure obtenue par l'assemblage de plusieurs fibres de chaîne décrivant la trajectoire annulaire ou spirale et de fibres de trame s'étendant radialement par rapport au centre dudit orifice ; - la densité de fibres de chaînes et/ou le titre des fibres de chaînes du pli de renfort sont réguliers entre les diamètres intérieur et extérieur de la préforme textile tissée ;

- la densité de fibres de chaînes et/ou le titre des fibres de chaînes du pli de renfort peuvent être variables entre les diamètres intérieur et extérieur de la préforme textile tissée ;

- le titre des fibres de trames et/ou le pas polaire des fibres de trame du pli de renfort sont constants sur la circonférence de la préforme textile tissée ;

- le titre des fibres de trames et/ou le pas polaire des fibres de trame du pl i de renfort peuvent être variables sur la circonférence de la préforme textile tissée ;

- la densité de fibres de chaînes de la préforme textile tissée est constante ou évolue suivant différentes orientations angulaires autour de l'orifice;

- au moins un pli de renfort est agencé sur l'épaisseur de la pièce structurale entre deux couches de pl is de fibres courantes constituant la structure courante de la pièce ;

- un ou plusieurs plis de renfort sont agencés sur l'épaisseur de la pièce structurale sur une ou plusieurs couches de plis de fibres courantes, formant les faces externe et/ou interne de l'empilement ;

- les plis de renfort agencés sur l'épaisseur de la pièce structurale sont identiques ou différents ;

- l'étendue des plis de renfort est différente d'une couche à l'autre offrant une évolution progressive de l'épaisseur de la pièce autour du trou;

- au moins une préforme textile tissée formant un pli de renfort comprend un orifice destiné à être placé au droit de l'orifice d'assemblage de la pièce ;

- le drapage de l'ensemble de la pièce incluant la zone de l'orifice est constitué d'au moins un pli de fibres courant constitué d'un au moins des types tels que couches de fibres unidirectionnelles, couches de tissus bidirectionnels, couches de fibres assemblées multiaxiales, structures tissées interlock localement déliées ou non autour du trou et au moins u n pl i de renfort ;

- au moins une partie de l'empilement des plis de renfort et des couches de fibres de la pièce, est renforcée par des renforts en Z ; - les fibres constituant les plis de renfort et les couches de fibres de la pièce et les renforts en Z sont pris parmi les fibres de carbone, les fibres de verre, les fibres de kevlar, d'un seul type ou en combinaisons ;

- la pièce forme au moins une chape comportant un orifice destiné à l'assemblage par insertion d'un axe ou une fixation.

L'invention concerne en outre un procédé de réal isation d'une pièce structurale en matériau composite comprenant au moins un orifice d'assemblage telle que précitée.

Ce procédé comprend une étape de drapage d'un empilement de plis de fibres et une étape de consolidation de l'empilement visant à solidariser les fibres des différents plis par polymérisation d'une résine pour obtenir ladite pièce.

Pendant l'étape de drapage de l'empilement de plis, on dépose au moins une couche de pl is de fibres courantes, c'est-à-dire s'étendant à la pièce au-delà de la zone de périphérie immédiate de l'orifice et au moins un pli de renfort composé d'une préforme textile tissée formée d'une armure obtenue par l'assemblage de plusieurs fibres de chaîne circonférentielles décrivant une trajectoire autour dudit orifice d'assemblage et de fibres de trame s'étendant radialement par rapport au centre dudit orifice.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lumière de la description qui va suivre, et à l'examen des figures ci-annexées, dans lesquelles :

- la figure 1 est une représentation schématique en perspective d'un empilement de couches de fibres courantes et de couches de renforts formant une pièce structurale en matériau composite renforcée selon un premier mode de réalisation de la présente invention ;

- les figures 2a et 2b illustrent deux étapes successives d'un procédé de fabrication d'une pièce renforcée de la figure 1 ;

- la figure 3 est une vue de face de la pièce obtenue à la figure 2b dans laquelle on rend visible l'orientation des fibres ;

- la figure 4a est une vue représentative d'un tissage partiel d'un pli de renfort;

- la figure 4b est une vue de face d'un pli de renfort tissé selon un premier mode de réalisation ;

- les figures 5a et 5b illustrent deux variantes de réalisation de tissage d'un pli de renfort ; - les figures 6a et 6b illustrent deux autres variantes de réalisation de tissage du pli de renfort;

- la figure 7 illustre une autre variante de réalisation du tissage du pli de renfort ;

- Les figures 8a, 8b, 8c, et 8d sont des vues en coupes dans l'épaisseur montrant d ifférents agencements des pl is de renforts dans un empilement de plis courants d'une pièce selon l'invention

- les figures 9a à 9d sont des vues en perspective de parties de pièces comportant un orifice qui peut être renforcé selon l'invention,

Sur l'ensemble de ces figures, des références identiques ou analogues désignent des organes ou ensembles d'organes identiques ou analogues.

En référence à la figure 3, on observe une pièce structurale en matériau composite selon l'invention sous forme d'une pièce 100 comportant une zone courante 100a et une zone de chape 100b entourant un orifice 101 .

Cet orifice 1 01 permet, notamment, l'assemblage de la pièce 100 avec des éléments adjacents, tel que par exemple la mise en place d'un axe pivot dans l'orifice 101 .

Cette pièce structurale en matériau composite 100 selon l'invention est composée d'un empilement de fibres comprenant au moins une couche 102 de plis de fibres courantes s'étendant au-delà de la zone de tour de l'orifice pour draper une plus grande partie de la pièce ou sa totalité et au moins un pli de renfort 103, comme illustré plus particulièrement sur la figure 1 .

Su r la fig ure 1 , est représenté en perspective, u ne séquence d'empilement de couches de fibres selon un mode de réalisation de la présente invention. L'empilement de plis est composé, à titre d'exemple non limitatif, de couches de pl is de fibres courantes 1 02, et de pl is de renfort locaux 1 03, agencés de manière alternés dans l'épaisseur de la pièce structurale de sorte à redistribuer de façon optimale les efforts entre la zone périphérique à l'orifice et la zone courante de la pièce.

On entend par couche 102 de plis de fibres courantes un ensemble de fibres liées entre elles selon une organisation planaire ou surfacique, et répond a nt à u n e arch itectu re d'assemblage connue sous différentes appellations telles que nappe unidirectionnelle, tissu 2D, multiaxial, tissu multicouches, tresses ou tout autre mode de tissage . Une nappe unidirectionnelle est un assemblage de fibres toutes parallèles entre elles.

Un tissu 2D est un assemblage tissé de fibres dans au moins deux directions. On parle généralement de tissu 2D chaînes et trames, les quelles sont entrelacées selon différents motifs tels que toile, taffetas, sergé, satin.

Un tissu multiaxial , est un assemblage de multiples nappes de fibres unidirectionnelles empilées sucessivement suivant différentes directions , les nappes sont liées entre elles par des coutures périodiques à travers Γ épaisseur. On trouve ainsi souvent des multiaxiaux, bidirectionnels encore appelés bibiais quand les deux couches constitutives sont disposés à des angles positifs et négatifs de part et d'autre de l'axe longitudinal du matériau . On trouve également de triaxiaux ou quadriaxiaux.

Un tissu multicouche ou tissu interlock, est un tissu comportant au moi n s 2 cou ches de chaînes o u 2 co u ch es d e trames, lesquelles sont entrelacées de façon à ce que tout l'ensemble des fibres tissées constituent un matériau lié.

Une tresse est un matériau obtenu par tressage de fibres entre elles.

Selon l'invention, chaque pl i de renfort 103 est composé d'une préforme 103 textile composite tissée.

Cette préforme 1 03 textile composite tissée est formée d'une arm ure obten ue par l 'assem blage de pl usieu rs fi bres de chaîn e 104 circonférentielles décrivant une trajectoire autour dudit orifice d'assemblage 101 et de fibres de trame 105 s'étendant radialement par rapport au centre ou axe central passant par le centre de l'orifice d'assemblage 101 .

Dans une premier mode de réalisation, cette préforme composite tissée 103 est une couronne annulaire, comme illustré sur les figures 4a et 4b.

Dans ce premier cas, la préforme tissée 103 est formée d'une armure obtenue par l'assemblage de fils de chaîne 104 circulaires et de fils de trame 105 radiaux s'étendant radialement par rapport au centre ou axe central de la préforme 103. Lors de la réalisation de la préforme, les fils de trames 105 sont entrelacés avec les fils de chaîne 104, sur métier à tisser, avec tout motif de tissage souhaité. Le dispositif d'appel des fils de chaîne tel que par exemple représenté à la figure 4a par un rouleau conique, procure la disposition en disque du tissage en aval du point de d'insertion Pi des trames entre les rayons Ri et Re. Grâce à la présence de plis de renfort 103 sous forme de préforme textile composite tissée, on offre u ne bon ne résistance en matage de l'empilement de plis dans la zone de bord de l'orifice d'assemblage 1 01 de la pièce 100 d'une part, et d'autre part, aux sollicitations de traction-compression- flexion exercées lors de l'assemblage de la pièce avec un élément de type fixation, axe ou autre.

Les structures de tissage qu i proposent des fibres de renfort rad ialement à l'axe de l'orifice d'assemblage 1 01 améliorent la tenue de matage de la pièce concernée, permettant de limiter la section et la hauteur de l'axe pour un même effort transmis, et permettant donc de réduire l'épaisseur et la masse de la pièce ainsi renforcée.

Les structures de tissages proposant des fibres disposées circonférenciellement à l'orifice, permettent d'améliorer la tenue de ligament de l'empilement autour de l'orifice d'assemblage 101 .

En outre, l'empilement entre des plis de renforts 1 03 avec des plis de zone courante 102, les dimensions et formes des différents plis de renforts 103, permettent de transférer harmonieusement les efforts depuis la zone de trou à l'ensemble de la pièce, sans créer de zone de changement brutal de structure, conférant ainsi à la pièce un comportement optimal.

On améliore ainsi la tenue mécanique de l'ensemble d'empilement, notamment sur la circonférence de l'orifice d'assemblage 1 01 de la pièce structurale 100.

Cet avantage des plis de renforts 103 à proximité de l'orifice 101 , permet de réduire l'épaisseur total de renfort fibreux nécessaire en bord de trou pour supporter les efforts, et permet de limiter aussi la dimension de ligament autour de l'orifice 101 , et permet donc de réduire significativement la masse de la pièce, ainsi que l'épaisseur de la zone de trou, permettant alors de réduire la longueu r de l 'axe d'assem blage. I l est a i ns i possi ble pou r u n m atériel aéronautique de réduire de 10 à 30% la masse fonctionnelle nécessaire dans le cas d'un orifice avec axe d'assemblage.

On accroît encore avantageusement cet objectif en mettant en œuvre différentes répartitions des fibres de chaînes et de fibres de trames dans la préforme 103 selon l'invention, et différents empilements entre les plis courants 102 et les plis de renfort 103, tel qui va être expliqué ci-après.

Plu s ieu rs va riantes d e con structions pourront être utilisées indépendamment ou en combinaison. La figure 4b présente un premier mode de réalisation de pli de renfort 103. On peut voir que le ratio entre chaîne circonférentielles et trames radiales d'un pli de renfort 103, peut évoluer, pour un motif donné en fonction du rayon. Soit une disposition uniforme des fibres de chaînes 104, telles que N fibres par centimètre de large de la préforme tissée 103. Soit d'autre part des rouleaux et les chaînes disposées de telle manière que avec la rotation du rouleau conique d'appel du tissage, les fibres de chaîne circonférentielles 104, s'inscrivent suivant un disque entre un rayon Ri et Re. On peut fixer l'avance de l'appel de chaîne, d e façon à ce q u e l e long d u rayon Ri on trouve également N fibres de trames par centimètre curviligne. Ces mêmes fibres s'étendant rad ialement, on observe le long du rayon Re, un nombre Ne de fibres de trame par cm inversement porportionnel au rapport des rayons : Ne = N x (Ri / Re).

Dans un premier ensemble de variantes de réalisation de préforme 103, on introdu it avantageusement des variations relatives aux fibres de chaînes, permettant de faire varier la proportion de fibres circonférentielles 104 à proximité du rayon extérieur Re de la préforme par rapport au rayon Ri du renfort tissé 103.

Dans une première variante dont un exemple est représenté à la figure 5a, le titre des fils de chaîne est variable entre différents rayons de la préforme de renfort 103 tissée, le titre d'une fibres est la masse linéique de la mèche de fils utilisée. Ainsi par exemple on installe des fibres de chaîne 104 de plus faible titre à proximité immédiate du rayon Ri, et on installe des fibres de titre plus élevé vers le rayon Re.

Par exemple pour une structure aéronautique, on utilise généralement des fibres de carbone. Les titres de fibres de carbones sont généralement choisis parm i des mèches de 1 K, 3K, 6K, 1 2K, voir 24K, et même plus. Pour des fibres à haute résistance, les titres de ces différentes mèches sont respectivement sensiblement de 67tex, 200tex, 400tex, 800tex, voir 1 600 tex (le tex est une unité de titre : 1 tex= 1 g par kilomètre de mèche). On peut par exemple utiliser des fibres de 3K ou 200 tex pour les positions de chaînes proches de Ri, et augmenter progressivement le titre à 12K ou 800 tex pour les positions de chaînes proches de Re. Cette disposition est donnée à titre d'exemple non limitatif.

Dans une autre variante encore dont un exemple est représenté à la figure 5b, on fait varier la densité de fibres de chaîne N le long du rayon entre Ri et Re. Ainsi préférentiellement, on peut avoir une densité faible N de fibres de chaînes, à proximité du rayon Ri, et l'augmenter progressivement au voisinage du rayon Re.

Par exemple, pour les types de fibres indiqués précédemment on peut faire varier la densité de fibres de chaînes, de 2 fils par centimètres , à près de 5 fils par centimètres.

Ainsi, pour un taux d'insertion de trames 1 05 constant le long du périmètres de la préforme, ces variantes ont pour effet de faire varier le ratio entre masse surfacique de fibres de chaîne ou circonférentielles, et masse surfacique de fibres de trame ou radiales du pli de renfort 103 entre les rayons Ri et Re. Il est courant de tisser selon un ratio chaîne/trame de 30%/70% soit environ 0,4 qu i peut être appliqué à proximité du rayon Ri en contact avec l 'orifice 1 01 à environ 70%/30% soit environ 2,3 en contour extérieur du ligament autour de l'orifice. On augmente donc la proportion de fibres radiales en bord de l'orifice 101 , augmentant ainsi sa tenue au matage, et on augmente la proportion de fibres circonférentielles en périphérie du ligament autour de l'orifice, augmentant la tenue à l'ouverture ou arrachement dudit ligament.

Dans d'autres variantes de réalisation de préforme 103, on introduit avantageusement des variations relatives aux fibres de trames, permettant de disposer de plus ou moins de densité de trames en bordure d'orifice 101 en fonction de l'orientation angulaire.

Dans une variante de réalisation de préforme 103 dont un exemple est présenté en figure 6a, on fait évoluer le pas de fibres de trames 105, au fur et à mesure des positions angulaires autour de l'axe de l'orifice 1 01 . Ainsi par exemple, la densité de fibres de trame est choisie maximale dans les secteurs angulaires de la pièce où l'on veut maximiser la tenue en matage en bord de trou, et la densité de fibres de trames est diminuée dans les directions où c'est moins utile. Ainsi dans l'exemple montré à la figure 6a, on suppose que l'orifice peut être soumis à des efforts de matage suivant les deux directions F1 et F2, directions en regard desquelles la densité de fibres de trame est maximisée. De même , la pièce devant subir peu de soll icitations en matage dans les autres directions, on réduit significativement la densité de trames, en dehors des secteurs correspondants à F1 et F2.

Dans une autre variante de réalisation de préforme 103, tel qu'il est présenté à la figure 6b, on contribue à augmenter le ratio massique de trame selon des directions F1 et F2, en augmentant le titre de fil de trame inséré radialement en regard de ces directions. Un titre de fibres de trame plus faible réduisant la part des fibres radiales par rapport au fibres circonférentielles dans le reste du pli de renfort ainsi tissé.

Dans une autre variante encore, comme il est montré à la figure 7, le pas d'espacement des fibres de chaînes 104 est évolutif en fonction de la position angulaire le long de la circonférence du pli de renfort 1 03 et de la circonférence autour de l'orifice 101 . Ainsi, notamment préférentiellement, pour u n pl i de renfort de rayon Ri , le rayon extérieur , évol ue au long de la circonférence entre au moins deux valeurs Re1 et Re2, voir Re1 et Re3. Cette propriété de la préforme 1 03 peut être obtenue par un dispositif prévu sur le métier à tisser de peigne variable ayant pour effet, par réglages successifs à différentes positions d'insertions de trames , d'espacer plus ou moins les fibres de chaînes circonférentielles entre elles. De tels d ispositifs permettent de modifier la largeur d'un tissage dans une proportion pouvant aller de 1 à 3.

Cette d isposition particu l ière d u pl i de renfort 1 03 étend la disposition des fibres de chaînes circonférentielles. Ainsi le pli de renfort 103, n'est plus un disque de largeur constante, mais de largeur variable.

Cette particularité du pli de renfort 103, permet par exemple d'étendre les fibres circonférentielles sensiblement parallèlement au sens des efforts s'exerçant sur l'orifice 1 01 et de les distribuer sur une plus grande surface aux plis courants 102 de la pièce.

Pour toutes ces variantes de préformes de pl is de renfort 103, l'armure de tissage peut être uniforme sur l'ensemble du pli, ou variable, en fon ction des d ispos itions des titres, des différentes fibres de chaînes circonférentielles et de trames radiales, afin de conserver à la préforme une bonne tenue. Les différents motifs connus tels que toile, sergés, satin, peuvent être utilisés.

D e m ê m e divers types de fibres peuvent être utilisées exclusivement ou en combinaison.

Par exemple, pou r les fibres d e chaîn es ou circonférentielles, notamment lorsque le rayon Ri est faible c'est-à-dire de l'ordre de 15 à 30 mm, il peut être préférable d'utiliser des fibres retordues ou « twistées », afin que l'ensemble des filaments coucourrent de façon la plus uniforme possible aux efforts criconférentiels. Les fibres usuellement employées pour les matériaux composites structuraux pourront être utilisées telles que fibres de verre, fibres de carbone, fibres d'aramide, etc ..

L'ensemble de ces variantes de préformes de plis de renforts 103 sont utilisées seules ou en combinaison pour chaque pli de renfort 103 formant le drapage de la pièce 100 avec un orifice 101 .

Par ailleurs, dans d'autres variantes de réalisation non exclusives des précédentes, chaque pli de renfort 1 03 peut s'étendre suivant un secteur angulaire plus ou moins important autour de l'orifice 101 ou suivant une forme spirale ou hélicoïde.

Lorsque la préforme tissée 103 s'étend angulairement de moins de 360° [deg.], on optimise la tenue du ligament par rapport à la tenue de matage de la pièce 100.

Dans une variante de configuration du pl i de renfort 1 03, celui-ci décrit un tour complet, soit 360°.

Dans une variante, les fibres rad iales 105, sont tissées jusqu'à l'extrémité des fibres circonférentielles, le maintien du tissage à la bordure de d u tissage est obtenu par différents éléments accessoires, tels que des particules ou filaments de matériaux fusibles qui réalisent une adhésion locale des fibres radiales et circonférentielles.

Dans une autre variante, les fibres circonférentielles 104 d'au moins une des extrémités du pli de renfort 103, décrivent un peu plus que 360° venant alors recouvrir l'extrém ité opposée du pl i de renfort, assurant une continuité circonférentielle de tenue mécanique du pli de renfort.

Dans une encore une autre variante, le pli de renfort 103, ne s'étend que sur un secteur angulaire partiel au moins supérieur aux 1 80° de ligament. Notamment si la pièce est principalement soumise à des sollicitations de traction via l'orifice 1 01 , l'amélioration de structure concerne principalement le ligament extérieur.

Le pl i d e renfo rt 1 03 selon une combinaison des variantes précédentes est util isé au sein de l'empilement des couches de fibres de la pièce 100.

Dans une première configuration d'empilement, on dispose alternativement un pli de fibres de courantes 102 et un pli de renfort 103. En fonction de l'épaisseur totale requise, les premier et dernier plis de l'empilement peuvent être, pris individuellement, soit un pli courant 102, soit un pli de renfort 103.

Dans une variante, plusieurs plis de renfort 103 sont insérés à différentes épaisseurs entre différents plis courants 102, et au moins un de ces plis 103 est différent d'un autre.

Dans une variante notamment, les contours extérieurs des différents plis 103, sont plus ou moins étendus. Ainsi, l'augmentation d'épaisseur de la pièce 100 au voisinage de l'orifice 101 est progressive, ce qui permet aux plis courants 102, de mieux supporter les efforts. En fonction de la difficulté de drapage, et de compactage, des matériaux constitutifs des plis courants 102, des architectures de plis de renfort 103, il est possible d'organiser la décroissance des étendues de plis 103 de façon monotone, du milieu de l'épaisseur vers les surfaces, ou d'une surface vers l'autre, ou encore alternativement selon différentes séquences.

Les figures 8a, à 8d, présentent les vues en coupe d'exemples de séquences d'empilement de plis 102 et 103, et différentes variantes de plis de renfort 103 correspondant à des coupes selon le plan AA défini à la figure 3:

- la figure 8a concerne un exemple d'empilement de plis courants 1022D quelconques, alternés régulièrement de plis de renforts 103; l'étendue des plis 103, décroit d'une face à l'autre de la pièce, facilitant le drapage à plat d'une telle pièce;

- la figure 8b concerne un exemple d'empilement de plis courants 1022D quelconques, alternés de plis de renforts 103; l'étendue des plis 103 évolue de maximum vers le milieu de l'épaisseur à minimum vers les surfaces ;

- la figure 8c concerne un exemple d'empilement de plis courants 1022D quelconques, alternés de plis de renforts 103, alternés ; l'étendue des plis 103 évolue de minimum vers le milieu de l'épaisseur à maximal vers les surfaces, l'étendue des plis de renfort décroit également côté ligament ;

- la figure 8d montre un exemple de séquence d'empilement selon le mode de la figure 8c, pour lequel les plis courants 102 sont réalisés à partir d'un tissage en interlock ; pour cela, comme il est connu par ailleurs, la preforme 102 en tissage interlock de chaîne selon tout motif d'entrelacement de colonnes de chaînes entre diverses couches de trames est schématiquement représentée par les courbes sinusoïdes, et dans la zone d'insertion des plis de renfort 103, les couches sont déliées, c'est-à-dire que, p rog ress ive m en t , l es co u ch es d e fi b res d e chaînes sont rendues indépendantes les unes des autres, par entrelacement indépendant des couches de fibres de trames avec chaque couche de fibres de chaînes, ouvrant ainsi des espaces intercouches permettant l'insertion d'un pli de renfort 103 ;

Ces dispositions sont données à titre d'exemples non limitatifs, d'autres dispositions de séquence d'empilement peuvent être envisagées, de même que les choix des tissages pour les pl is courants 1 02, et la m ise en œuvre sous différentes variantes d'architectures et de dimensions des plis de renforts 103.

Dans un mode de réalisation non illustré, chaque pli de renfort 103 peut être lui même renforcé par des fibres de renforts supplémentaires en Z.

Dans une variante, au moins un des plis de renfort 103 et au moins un pli de renfort 102, sont partiellement liés par un renfort dans le sens Z ou sensiblement prependiculairement au plan de drapage des plis 102 et 103. Préférentiellement la majorité des plis 102, et 103 sont liés par un renfort dans le sens Z. Ce renforcement peut être réal isé, par une techn ique d it de Z- pinning, ou de tufting, ou d'aiguilletage consistant à piquer des fibres de même nature ou de nature différentes entre les couches de fibres, augmentant ainsi la résistance au délaminage des couches entre elles et retardant la propagation du délaminage entre couches qui conduit à la ruine totale de la pièce.

Toutes les variantes précédentes de plis de renforts 103, s'appliquent aussi bien avec des empilements de plis courants 102, réalisés à l'aide de tissus ou de nappes 2D ou de préformes multicouches. Pour les préformes multicouches telles que interlock ou matériaux 2D, il convient de délier les couches de fils de chaînes localement sur toutes la zone où l'on veut insérer un pli de renfort 103.

Les différents renforcements particuliers de structure autour d'un orifice tel que décrits précédemment sont généralement destinées à être rapportées sur une autre structure composite.

Il est à noter que la présente invention ne se limite pas à la fabrication de chapes d'assemblage mais s'appliquent au contraire à toute pièce structurale comprenant un orifice d'assemblage.

Sur les figures 9a à 9d, on a illustré plusieurs formes de chapes 100 en matériau composite présentant un orifice d'assemblage 101 pouvant être formées par des pièces 100 structurales en matériau composite selon l'invention . On peut, ainsi, citer une chape 100 simple droite illustrée sur la figure 9a, une chape 100 dite en angle illustrée sur la figure 9b, une chape 100 dite en Té dans laquelle l'orifice d'assemblage 101 est ménagé sur le pied du Té (illustrée sur la figure 9c) et une chape 100 dite en équerre formée d'une pièce en L dans la concavité de laquelle est ménagée une paroi transversale munie de l'orifice d'assemblage 101 (illustrée sur la figure 9d).

La chape de la figure 9a est également représentée sur la figure 3 dans laquelle on peut observer un pli de renfort 103 tissé composite sur la circonférence externe de l'orifice d'assemblage 101 .

Un procédé de réalisation d'une pièce structurale 100 en matériau composite selon la présente invention est le suivant.

Il comprend, principalement, les étapes suivantes :

- à l'étape 200 illustrée notamment figure 4a, constituer le tissage du matériau des pl is de renfort 1 03 et les découper sous forme d'une ou de préformes textiles tissées telles qu'illustré notamment aux figures 4b, 5a, 5b, 6a, 6b, 7, et selon une combinaison de variante décrite précédemment,

- à l'étape 201 illustrée notamment figure 1 , draper au moins une couche de fibres courantes 102 et au moins un pl i de renfort 103 obtenu à l'étape précédente et répéter les opérations de drapage de couches 1 02 et 1 03, aux d imensions et arrangements voulus en fonction de la pièce telles qu'illustrée par exemple aux figures 9a à 9d,

- à l ' éta pe 202 , consol ider l'em pilement obten u à l 'étape précédente pour obtenir la pièce structurale 100 en noyant les fibres avec de la résine selon un procédé de la famille des procédés LCM (liquide composite molding) donnant une structure en composites tel qu'illustré à la figure 2a.

- A l'étape 203, procéder à l'usinage de la pièce, par tout procédé connu en soi, incluant notamment, le détourage extérieur de la pièce et si nécessaire autour de l'orifice, le perçage et/ou l'alésage de l'orifice 1 01 , tel qu'illustré à la figure 2b, mais également éventuellement le surfaçage des faces extérieures de la pièces, et tous autres usinages nécessaires

En référence à la figure 4a ou 4b notamment, dans le cas d'une variante de réalisation de préforme tissée décrivant une trajectoire de spirale, le tissage de la préforme 103 peut être réalisé en appelant les fibres de chaîne

104 de rouleaux d'appel conique.

L'appel des fibres de chaînes étant différentiel entre l'intérieur et l'extérieure de la préforme 103, la préforme 103 formée prend la forme d'une spirale. Chaque pli de préforme de renfort 1 03, est coupée dans ladite spirale pour réaliser le secteur angulaire du renfort voulu, avec les terminaisons voulues.

Ces fibres de chaîne 1 04 sont tissées aux fibres de trame 1 05. Suivant le type de tissage choisi pour la préforme 103, les fibres de trame 105 peuvent être insérés par exemple au point Pi illustré à la figure 4a, par tout moyen connu : on peut citer l'insertion à l'aide d'une lance, d'une navette ou à l'aiguille.

Le pl i de renfort 1 03 obtenu est formé de fibres de chaîne 104 spiralés et des fibres de trame 105 radiaux .

Dans l'étape suivante de drapage, en référence à l'exemple de la figure 1 , on place alternativement deux couches de plis 102 courants et deux plis 103 de renfort les uns après les autres dans un outil de moulage.

Les plis de renforts sont mis en place dans la zone de l'orifice d'assemblage 101 de la pièce structurale 100 devant être formée.

Une fois la mise en place de l'empilement réalisé, on ferme l'outil de moulage et on injecte sous pression à l'intérieur de la résine polymérisable laquelle va alors remplir les interstices de l'empilement.

On soumet l'outil de moulage à une élévation de température permettant la polymérisation de la résine et son durcissement.

C'est l'étape de consolidation 202 de l'empilement.

Ce procédé est connu sous le nom de procédé "RTM" (de l'anglais Resin transfert Molding).

Bien entendu, en fonction des configurations d'empilements de plis courants 1 02 et des configurations géométriques, de tissage et d'empilement des plis de renforts 1 03. La géométrie de la pièce et donc de l'outillage peut nécessiter d'être établi d'épaisseurs variables tout autour du trou. De même, différentes variantes de procédés peuvent être envisagées, on peut citer à titre d'exemple non limitatif, le VARTM, le CRTM, l'injection flexible.

Dans le cas de la fabrication d'une chape d'assemblage telles que celles illustrées sur les figures 9a à 9d, on réalise ensuite une étape 203 de détourage au moyen d'un outil approprié pour former la forme de chape, ainsi qu'un perçage voir alésage pour obtenir l'orifice d'assemblage 101 de la pièce structurale 100 élaborée, comme illustré sur la figure 2a. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'invention qui vient d'être décrite, uniquement à titre d'exemples non limitatifs.