Identification de cartes d'endommagement de plaques composites impactées par la méthode des champs virtuels

Identification of the local stiffness reduction of damaged composite plates using the virtual fields method

• Auteur / Autrice : Jin-Hwan Kim
• Direction : Fabrice Pierron
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Paris, ENSAM

Mots clés

Mots clés contrôlés

Détection de défaut (ingénierie)

Composites

Résumé

La présente étude a pour objectif d'identifier non seulement la position mais également la réduction locale de rigidité au sein d'une zone endommagée d'une plaque mince composite. Pour cela, des mesures de champs de pentes par déflectométrie sont couplées à une technique d'identification inverse dédiée au traitement des mesures de champs : la méthode des champs virtuels. Cette méthode se base sur l'écriture de l'équilibre global via le principe des travaux virtuels. Elle a été adaptée ici pour identifier des rigidités spatialement variables. Deux paramétrisations ont été étudiées : discrète (par morceaux) et continue (polynômes). Dans ce document, la procédure est décrite en détail, validée sur des simulations puis testée expérimentalement. Les résultats confirment le potentiel de la méthode dans différents cas. Néanmoins, elle est mise en défaut lorsque l'hypothèse de distribution linéaire des déformations dans l'épaisseur n'est plus vérifiée, ce qui est le cas d'un délaminage unique sur le plan moyen de la plaque, par exemple. Ce cas de figure est heureusement assez éloigné d'un endommagement par impact réel et un premier résultat sur plaque impactée le confirme.

The present study aims at taking advantage of the availability of full-field measurements and adapted inverse identification procedures in order to not only locate the damage but also to identify the local stiffness reduction of a damaged composite plate. To do so, full-field heterogeneous curvature fields are obtained through a deflectometry technique. The virtual fields method (VFM) is used as an inverse procedure to process curvatures for the identication of the local loss of stiffness. The VFM is based on a relevant use of the equilibrium equations through the principle of virtual work. It has been adapted to the case of a plate with stiffnesses varying with the space variables. Two parameterization methods for the stiffness reduction were developed: discrete (piecewise) and continuous (polynomial). In this study, the procedure is described, validated on simulated measurements and several experimental results are given. The method not only picks up the location of the damage but also provides a fairly good estimate of the stiffness reduction in the damaged area when through-the-thickness displacement distribution in the damaged region is linear. However, the current methodology shows unsatisfactory identification if the distribution is not linear, which is the case for a single mid-plane delamination.