Contrôle santé intégré par méthode ultrasonore des réparations composites collées sur des structures métalliques

par Bastien Chapuis

Thèse de doctorat en Physique. Acoustique

Sous la direction de Daniel Royer.

Soutenue en 2010

à Paris 7 .


  • Résumé

    L'objectif de ce travail est de développer un système de contrôle santé intégré (CSI) de patchs composites collés sur des plaques métalliques. Ces patchs sont utilisés dans l'industrie aéronautique pour réparer des zones endommagées par fissuration ou par corrosion. Le système CSI étudié se compose de trois disques minces en céramique piézoélectrique (PZT) intégrés dans la réparation et utilisés pour émettre et détecter des ondes de Lamb se propageant dans la structure. La présence d'un défaut est révélée par l'écho résultant de la diffraction de l'onde incidente sur ce défaut. La modélisation de la propagation des ondes de Lamb permet de choisir le mode le plus approprié à la situation. En particulier, la mise en évidence d'un phénomène de focalisation conduit à privilégier le mode A₀ lorsque le milieu de propagation est très anisotrope. Des essais du système CSI ont permis de mettre au point la stratégie de contrôle. Le choix s'est porté sur des mesures en configuration échographique, pour lesquelles le même disque PZT est utilisé pour émettre et recevoir les ondes de Lamb. Par ailleurs, il apparaît nécessaire de comparer le signal mesuré à un instant donné avec un état dit de référence pour lequel d'autres techniques de contrôle non destructif ont vérifié l'absence de défaut dans la structure. Enfin, nous présentons des essais de résistance mécanique en fatigue de patchs instrumentés afin, d'une part, de vérifier que la présence des disques ne réduit pas les performances de la réparation et, d'autre part, de tester le système CSI dans un environnement plus proche des conditions opérationnelles.

  • Titre traduit

    Ultrasonic structural health monitoring of composite patches bonded to metallic structures


  • Résumé

    This document presents the development of a Structural Health Monitoring (SHM) System for composite patches bonded to aluminum plates. These patches are used in aeronautic industries to repair cracked or corroded structures. The SHM System studied consists in three thin piezoelectric ceramic (PZT) discs embedded in the repair and used to generate and detect Lamb waves propagating in the structure. The defect is revealed by the echo emitted by the diffraction of the incident wave on the defect. The modelling of Lamb waves propagation in anisotropic structures enables to select the mode. In particular, the description of the focusing phenomenon shows that the use of A₀ mode has to be preferred when the anisotropy of the propagating medium is important. To set up the monitoring strategy some experiments have been performed. Pulse-echo measurements, for which the same disc is used to excite and to detect Lamb waves, are used. Moreover, it seems necessary to compare the signal measured in a given state to a baseline signal for which other non destructive techniques have checked the lack of defect in the structure. Finally, some fatigue mechanical résistance tests of a smart repair are presented. These tests have been achieved to verify that the introduction of the discs does not degrade the performances of the repair and to test the SHM System in an environment closer to operational conditions.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (145 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 175 réf.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris Diderot - Paris 7. Service commun de la documentation. Bibliothèque Universitaire des Grands Moulins.
  • PEB soumis à condition
  • Cote : TS (2010) 122
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