Contribution à l'étude du contrôle de santé intégré associé à une protection électromagnétique pour les matériaux composites

par Matthieu Gresil

Thèse de doctorat en Électronique, électrotechnique, automatique

Sous la direction de Dominique Placko.

Soutenue en 2009

à Cachan, Ecole normale supérieure .


  • Résumé

    Par la qualité et la variété de leurs propriétés mécaniques, les matériaux composites sont de plus en plus utilisés notamment dans le domaine naval militaire. En outre, la possibilité d'intégrer des fonctions intelligentes au sein même des matériaux représente à elle seule une avancée importante pour l'utilisation de ces composites. Afin de diminuer les coûts des inspections requises pour déceler l'apparition de défauts internes, il est préférable d'utiliser des matériaux intégrant directement un contrôle de santé. Ainsi, nous avons cherché à définir une méthode d'évaluation non destructive in situ, afin d'offrir une meilleure sécurité opérationnelle des structures à moindre coût. Dans ce travail l'utilisation des ondes de Lamb a été étendue au cas des matériaux anisotrope stratifiés. La propagation et les caractéristiques des modes dispersifs des ondes de Lamb ont été étudiées en relation avec les propriétés mécaniques des structures. La réalisation de plaques instrumentées a permis la détection expérimentale de défauts réalistes grâce à la définition de paramètres d'endommagement. L'emplacement des défauts a été estimé par un traitement de signal basé sur la transformée en ondelette discrète et continue. Enfin, les modes de Lamb fondamentaux ont été modélisés par la méthode des éléments finis à deux dimensions. Concomitamment, un blindage électromagnétique basé sur la conductivité électrique des fibres de carbone a permis d'obtenir une efficacité de blindage performant, adapté au domaine naval militaire. En particulier l'importance qualitative de la continuité électrique entre les différentes plaques composites sur la performance mesurée a été soulignée. Une modélisation générique basée sur la méthode des sources ponctuelles réparties a permis de modéliser la propagation des ondes électromagnétiques dans un matériau composite. L'originalité de cette étude réside dans la démonstration de la faisabilité d'intégrer dans des matériaux composites des deux fonctionnalités indépendantes que sont la protection électromagnétique et un contrôle de santé actif.

  • Titre traduit

    Study of a structural health associated with electromagnetic shielding for composite materials


  • Résumé

    The quality and variety of their properties, the composite materials are widely used in naval military. The possibility of integrating smart function in materials represents a significant advance for their uses. To reduce the costs of inspections required, it is preferable to use materials integrating a health monitoring. Thus, we sought to define a nondestructive evaluation method, to provide better security at lower cos structures. The Lamb waves were seen in their work this concept is generalized to the case of anisotropic laminated materials. The characteristics of these dispersive modes have been studied in relation to mechanical properties. Achieving instrumented plates allowed the detection of realistic defects by defining damage parameters. The location of defects was estimated by a signal processing based on discrete and continuous wavelet transform. Finally, the Lamb modes were modeled using the finite element method. In parallel, an electromagnetic shielding based on the electrical conductivity of carbon fibers have allowed us to obtain a high level of shielding effectiveness for the military naval sector. In particular, the importance of electrical continuity between the different plates on the measured performance was developed. A model based on the distributed point source method allowed us to model the propagation of electromagnetic waves. The originality of this study is the integration of two functions in composite materials.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (241 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 235-241

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