Base de connaissances

Zhou, Y.; Tikhani, F.; Hubert, P. (2026). Thermal expansion behaviour of short-fibre-reinforced 3D-printed composites: A numerical and experimental study. Composite Structures, vol. 383, 2026, 120130.

Le comportement de dilatation thermique des composites imprimés en 3D renforcés par des fibres courtes (SFR 3DP) a été étudié principalement au moyen de modèles analytiques axés sur la direction longitudinale, tandis que le comportement dans la direction transversale a reçu une attention plus limitée. De plus, la modélisation par éléments finis (EF) en champ complet de la dilatation thermique dans les composites SFR 3DP demeure relativement peu fréquente. Dans cette étude, le coefficient de dilatation thermique (CTE) de composites SFR 3DP — plus précisément du polycarbonate renforcé par différents taux de fibres de verre — est prédit à l’aide de cinq modèles analytiques (Turner, Kerner, Schapery, No-Interaction (NI) et Mori–Tanaka (MT)), ainsi que de modèles EF en champ complet. Les résultats sont ensuite comparés aux données obtenues par analyse thermomécanique (TMA) dans les directions longitudinale et transversale. Dans la direction longitudinale, le modèle de Schapery est le plus précis pour de faibles teneurs en fibres, le modèle Mori–Tanaka (MT) est le plus performant à des teneurs plus élevées, tandis que le modèle EF demeure très précis sur l’ensemble de la plage étudiée. Dans la direction transversale, le modèle MT offre une précision pratiquement identique à celle du modèle EF pour toutes les teneurs en fibres. Dans l’ensemble, les approches analytiques peuvent atteindre une capacité prédictive comparable à celle de la modélisation EF en champ complet pour le CTE des composites SFR 3DP. Dans la direction longitudinale, la méthode EF reste toutefois l’outil le plus général, alors que la précision des modèles analytiques est plus sensible à la teneur en fibres. Dans la direction transversale, les deux approches présentent des performances équivalentes.

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