Effets du froid, de l'humidité et des cycles de gel et de dégel sur les propriétés mécaniques des composites verre/époxy utilisés pour la fabrication de pales d'éoliennes

摘要

L’installation d’éolienne en milieu nordique comporte plusieurs défis d’envergure. Par exemple, la durabilité des composites utilisés pour la fabrication des pales n’y est pas garantie puisque les effets d’un tel climat sur ces matériaux sont mal connus. Ce projet vise donc à faire le lien entre les différentes théories actuellement proposées et de comparer leurs conclusions à des essais mécaniques sur des composites exposés à l’humidité, au froid et à des cycles de gel et dégel. Les composites utilisés sont moulés par infusion de résine et sont constitués de fibres de verre unidirectionnelles dans une matrice époxy. Les essais sont réalisés sur quatre familles d’éprouvettes, à température ambiante ainsi qu’à -40 °C. Ces familles sont divisées selon que les éprouvettes sont sèches ou saturées et qu’elles aient subi ou non 100 cycles de gel/dégel entre -40 °C et 40 °C. Des essais de traction, de compression et de flexion en poutre courte (ILSS) sont réalisés lors de ce projet.ududLes résultats ont montré que les équations présentes dans la littérature ne prédisent pas adéquatement les modules et la résistance des composites exposés à des températures froides. D’une manière générale, les cycles de gel et dégel n’ont pas influencé les propriétés mécaniques des composites. Le froid a produit une augmentation de la résistance en traction et en flexion en poutre courte d’environ 20 % et l’humidité a dégradé ces mêmes propriétés d’environ 30 %. Les modules ne sont pas significativement influencés par les conditions d’essais. Des micrographies des surfaces de rupture de l’essai ILSS n’ont pas montré de changement significatif du mode de rupture en fonction des conditions environnementales, mais suggèrent que la résistance de l’interface fibre/matrice du composite était faible.ududLa comparaison des résultats obtenus avec ceux présentés dans la littérature fait ressortir le fait que le comportement à basse température est fortement lié à la nature de ses constituants ainsi qu’au procédé de moulage. Ainsi, pour des sollicitations en statique, certains composites pourraient être plus performants en milieu nordique, ce qui permettrait d’améliorer les produits s’ils sont spécifiquement conçus pour ce milieu.