Etude d'un système de contrôle santé intègré pour structures sandwich composites utilisant des transducteurs piézo-électriques minces

par David Barnoncel

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Roger Ohayon.

Soutenue en 2006

à Paris, CNAM .

mots clés

• Structure sandwich
• Impact basse vitesse
• Ondes de flexion
• Atténuation
• Vitesse de phase
• Contrôle de santé intégré
• Matériaux sandwichs
• Endommagement, Mécanique de l' (milieux continus)
• Transducteurs piézoélectriques
• Lamb, Ondes de
• Flexion (mécanique)
• Contrôle non destructif

Résumé

Cette thèse a pour sujet l'étude et la réalisation d'un Système de Contrôle Santé Intégré (SCSI) pour une structure sandwich : le radôme du rafale. Le but du SCSI est de détecter, localiser et estimer la taille d'endommagements apparus dans la structure en cours de vie. La caractérisation des endommagements se fait à l'aide d'onde de Lamb se propageant dans la structure. Pour obtenir un système intégré à la structure nous utilisons des émetteurs et récepteurs piézo-électriques minces. L'utilisation du mode de flexion à basse fréquence est adaptée à la structure des endommagements. La mise au point des méthodes pour leur caractérisation nécessite la connaissance des ondes de Lamb dans le matériau sandwich (atténuation et vitesse de phase); pour cela nous avons mis au point un banc CND. Il a aussi permis de visualiser l'interaction onde-endommagements. Les méthodes de traitement du signal et l'utilisation des stimulations comme base de comparaison nous ont permis, à partir des signaux du SCSI, d'obtenir une méthode de détection, de localisation et d'estimation de taille pour des endommagements réels.

Titre traduit

Study of a health monitoring integrated system for sandwich structures using piezo-electric devices

Résumé

This PhD is a study of a Integrated Health Monitoring System (IHMS) for a sandwich structure : Rafale nose. The goal of the IHMS is to detect, localize and estimate the size of damages appearing during the life. The characterization of the damages is made with Lamb waves that propagate in the structure. In order to have an integrated system we use slim piezo-electric devices. The use of the flexural wave at low frequencies is adapted to the shape of the damages. The method used with the IHMS needs to knowledge of the sandwich Lamb waves with charateristics (dissipation, Phases speed). In order to measure theses characteistics which have build a NDE system. That have also give a visualisation of the interaction of the waves with damages. The use of special signal processing method and a base references made by simulation with the IHMS signal gives a method to detect, localise and estimate the size of a real damage