Contrôle santé de structures sandwichs composites, caractérisation et évaluation non destructives de l’adhésion et du vieillissement : simulations par éléments finis et expérimentation par mesure d’impédance et par ultrasons multiéléments
Auteur / Autrice : | Elhadji Barra Ndiaye |
Direction : | Hugues Duflo, Pierre Maréchal |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Acoustique |
Date : | Soutenance le 17/09/2014 |
Etablissement(s) : | Le Havre |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale sciences physiques mathématiques et de l'information pour l'ingénieur (Saint-Etienne-du-Rouvray, Seine-Maritime ; ....-2016) |
Jury : | Président / Présidente : Joseph Moysan |
Rapporteurs / Rapporteuses : Emmanuel Le Clézio, André Bayard |
Résumé
Cette thèse porte sur l’évaluation et la caractérisation non destructives (END/CND) par ultrasons de matériaux composites contribuant en partie au concept de contrôle santé structural (SHM). Plus particulièrement, les phénomènes d’adhésion et de vieillissement de structures sandwichs composites à âme en nid d’abeille sont d’un intérêt déterminant pour l’aéronautique. Les propriétés liées à ces deux phénomènes ont été étudiées à l’aide de modèles théoriques, de simulations numériques et de résultats expérimentaux. Sur la base de travaux antérieurs, les ondes de Lamb ont permis de caractériser l’adhésion et le vieillissement. Des simulations complémentaires par éléments finis ont été menées avec le logiciel Comsol Multiphysics©. Des défauts d’adhésion tels que les délaminages ou décohésions ont pu être détectés et localisés au moyen de la Transformée de Fourier à Court Terme (TFCT) par fenêtre glissante, par simulation et par l’expérience. Dans la perspective de cadences d’END industrielles, les transducteurs multiéléments permettent une inspection et une caractérisation locales du collage. À titre de comparaison, la modélisation par série de Debye (DSM) a permis de résoudre localement le problème inverse sur un plan de coupe d’un composite à nid d’abeille. Le vieillissement de structures sandwichs a été étudié dans un premier temps par ondes de Lamb dans l’air et dans un second temps par mesure d’impédance électromécanique via un transducteur en contact avec les échantillons. Les résultats de modélisation et expérimentaux montrent que les fréquences et largeurs de résonances varient suivant le taux de porosités, illustrant la sensibilité de ces méthodes au vieillissement.