Analyse des contraintes des assemblages boulonnées en composites et polymères

Depuis déjà plusieurs années les brides métalliques se font remplacer de plus en plus par des brides fabriquées avec des matériaux en plastique renforcé de fibre (PRF) dans les secteurs publics et industriels. Cependant, les normes et standards sont relativement récents et sont basés sur ceux développés pour les métaux. Les composites sont des matériaux anisotropiques complexes qui ne fonctionnent pas selon les mêmes règles que les métaux. Présentement, le dimensionnement et le calcul des brides en PRF de la section X de l’ASME Boiler and Pressure Vessel Code sont basés sur ceux de la section XIII sans considération au comportement du matériaux FRP et sans vérification de l’intégrité structurelle adéquate. Alors que la plupart des études se concentrent sur des brides et des classes NPS spécifiques, cette étude examine les différents paramètres de toutes les classes et tailles de brides suggérées de la section X du code ASME. Les brides en PRF ont une collerette cylindrique et sont utilisées avec un joint en feuille qui s’étale sur toute la surface plane de la bride. Une analyse de l’intégrité structurelle et de l’étanchéité de ces brides est menée en tenant compte de l’impact sur des régions de discontinuités, la rotation des brides, la flexibilité du joint et des boulons qui ne sont pas prises en compte par le code ASME. L'étude a été menée sur des brides du tableau RD-620.1 de la section X de l'ASME, comprenant les diamètres nominaux NPS de 1 à 48 et les classes 25, 50, 75, 100, 125 et 150. L'analyse paramétrique met en évidence les brides critiques en plastique renforcé de fibre de verre (PRF) fabriquée sous forme de stratifiés de résines d'ester vinylique et de divers types de renforts en fibre de verre. Cette étude démontre qu’il y a un souci avec les brides des classes inférieures présentées dans le code ASME BPVC Section X et particulièrement la classe 25 pour laquelle les rotations et les contraintes sont relativement plus élevées que les classes 50 à 150. Cette étude couvre une variété de cas différent de taille de bride et pression selon le code de la Section X et des analyses par éléments finis et expérimentaux aideraient grandement à la validité des résultats. Plusieurs facteurs pourraient solidifier l’étude tels que prendre en considération l’optimisation des fibres et la courbure des fibres entre la collerette et l’anneau.