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FR3090106A1 - Procédé et dispositif pour détecter un évènement d’impact et véhicule associé - Google Patents

Procédé et dispositif pour détecter un évènement d’impact et véhicule associé Download PDF

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FR3090106A1
FR3090106A1 FR1914087A FR1914087A FR3090106A1 FR 3090106 A1 FR3090106 A1 FR 3090106A1 FR 1914087 A FR1914087 A FR 1914087A FR 1914087 A FR1914087 A FR 1914087A FR 3090106 A1 FR3090106 A1 FR 3090106A1
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Raffael Bogenfeld
Tobias Wille
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Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
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Abstract

L’invention concerne un procédé pour détecter un évènement d’impact sur une structure composite renforcée de fibres (100), réalisée en un matériau composite renforcé de fibres comportant un matériau à base de fibres et un matériau de matrice. Le procédé comprend les étapes suivantes : relevé d’une vibration de structure de la structure composite renforcée de fibres, au moyen d’au moins un capteur, sans que la structure composite renforcée de fibres ait été excitée auparavant par un actionneur d’un système de surveillance de structure, identification d’une caractéristique de vibration induite par un évènement d’impact dans la vibration de structure relevée, par analyse des vibrations de structure relevées, quant aux fréquences et/ou aux amplitudes, au moyen d’une unité de traitement de données (12), et détection d’un évènement d’impact sur la structure composite renforcée de fibres (100) en fonction de l’identification de la caractéristique de vibration induite par un évènement d’impact. Figure pour l’abrégé : Fig. 1

Description

Description
Titre de l'invention : Procédé et dispositif pour détecter un évènement d’impact et véhicule associé
[0001] L’invention concerne un procédé pour détecter un évènement d’impact sur une structure composite renforcée de fibres réalisée en un matériau composite renforcé de fibres comportant un matériau à base de fibres et un matériau de matrice. L’invention concerne également un dispositif à cet effet, pour détecter un évènement d’impact sur une structure composite renforcée de fibres. L’invention concerne également un véhicule comportant un tel dispositif pour détecter un évènement d’impact.
[0002] En raison de leurs hautes résistance et rigidité par unité de poids, les matériaux composites renforcés de fibres sont aujourd’hui devenus difficilement contournables pour la construction allégée. En règle générale, les matériaux composites renforcés de fibres présentent deux constituants principaux essentiels, à savoir d’une part un matériau à base de fibres, et d’autre part un matériau de matrice dans lequel est noyé le matériau à base de fibres. Le matériau à base de fibres confère à une pièce composite renforcée de fibres fabriquée d’un tel matériau composite renforcé fibres, essentiellement ses propriétés de résistance à la charge dans la direction des fibres de renfort. Par durcissement du matériau de matrice dans lequel est noyé le matériau à base de fibres, les fibres de renfort sont maintenues dans la direction de charge prescrite, et forment ainsi conjointement avec le matériau de matrice une unité intégrale.
[0003] Grâce au fort potentiel des matériaux composites renforcés de fibres pour la construction allégée, de tels matériaux sont également utilisés en tant qu’éléments d’enveloppe extérieurs de véhicules, et il n’est pas rare qu’ils forment ainsi des parties de l’enveloppe extérieure de véhicules routiers ou mêmes aériens. Il est ainsi connu de fabriquer en matériaux composites renforcés de fibres, les surfaces portantes d’avions, comme par exemple des avions de ligne, pour pouvoir ainsi non seulement améliorer la stabilité mais également gagner du poids.
[0004] En service, les structures composites renforcées de fibres (également appelées pièces composites renforcées de fibres), agencées à des endroits exposés du véhicule, en tant qu’éléments d’enveloppe, peuvent être endommagées par l’impact d’objets non tranchants, ce qui peut dégrader significativement les propriétés de résistance à la charge des pièces. Si des fibres de renfort de la structure composite renforcée de fibres sont endommagées, voire sectionnées par de tels évènements d’impact, cela conduit à une diminution de la stabilité et de la rigidité, et peut, justement dans le cas des avions de ligne, conduire aux accidents les plus graves. A ce sujet, des dommages en raison d’un évènement d’impact peuvent également être invisibles à l’intérieur du stratifié, et ainsi rester dissimulés relativement longtemps.
[0005] De ce fait il est connu de recouvrir des zones exposées, comme par exemple des bords d’attaque d’ailes, avec une tôle d’acier supplémentaire pour réduire les dommages causés à la structure composite renforcée de fibres par de tels évènements d’impact. Malheureusement, cela réduit à néant un avantage essentiel de l’utilisation de matériaux composites renforcés de fibres, à savoir le gain de poids. Le coût supplémentaire engendré par la fabrication de structures composites renforcées de fibres, par rapport à des matériaux isotropes plus classiques, devient alors difficilement justifiable.
[0006] Par ailleurs, il existe des systèmes d’essai et de surveillance permettant d’identifier des dommages sur des structures composites renforcées de fibres. Dans ce cadre, il existe deux concepts différents pour déceler de tels dommages, à savoir d’une part des systèmes d’essai externes (Non-Destructive Testing (NDT)), le contrôle s’effectuant alors le plus souvent par analyse de la pièce à l’aide d’analyses aux ultrasons ou par tomographie assistée par ordinateur, permettant alors de déceler les dommages de manière appropriée. Cela est le plus souvent effectué dans le cadre d’inspections planifiées en laboratoire ou en atelier. En outre, on connaît des systèmes dits Structure Health Monitoring-System (SHM), qui surveillent l’état de la structure à partir d’un réseau de capteurs et d’actionneurs. A cet effet, on utilise en règle générale de nombreux systèmes de capteurs, qui déterminent des propriétés les plus diverses des structures composites renforcées de fibres, et qui déduisent d’écarts constatés un dommage correspondant.
[0007] On connaît d’après le document WO 2013/086626 Al un procédé et un système pour détecter et localiser des dommages dans de grandes structures composites renforcées de fibres. A cet effet, on intègre des nanotubes en carbone, électriquement conducteurs, et on détecte les dommages en alimentant en courant la structure composite renforcée de fibres, et en mesurant des propriétés électriques.
[0008] On connaît également d’après le document WO 2011/049801 Al un procédé et un dispositif pour détecter des dommages, la structure composite renforcée de fibres comportant là encore des nanotubes en carbone, électriquement conducteurs. Toutefois, la détection de dommages passe par une mesure de résistance électrique.
[0009] On connaît d’après le document WO 2010/102208 Al un procédé et un dispositif pour surveiller l’intégrité structurelle. La structure composite renforcée de fibres est excitée à l’aide d’un actionneur, et les vibrations provoquées par l’actionneur sont relevées et analysées. Une variation du comportement vibratoire permet alors de conclure à un dommage sur la structure.
[0010] On connaît d’après le document WO 2008/051953 A2 un procédé d’essai non destructif (NDT de Non-Destructive-Testing), d’après lequel on identifie des anomalies dans la structure composite renforcée de fibres (par exemple des dommages), en appliquant deux signaux ondulatoires électromagnétiques et en mesurant la réflexion.
[0011] On connaît d’après le document WO 2006/009669 Al un procédé pour l’examen de stratifiés composites renforcés de fibres. Des ondes ultrasonores sont envoyées dans la pièce, et les ondes ultrasonores réfléchies et/ou traversantes sont ensuite relevées par un capteur. Certains écarts caractéristiques dans les signaux ultrasonores permettent de conclure à un endommagement de la structure composite renforcée de fibres.
[0012] On connaît d’après le document WO 2006/004733 Al un procédé pour surveiller l’intégrité structurelle de pièces composites renforcées de fibres, d’après lequel la surface des pièces composites renforcées de fibres est imprimée à l’aide d’un matériau d’impression électriquement conducteur, puis on procède à une mesure de résistance de cette couche imprimée électriquement conductrice. Si la pièce a été endommagée, alors au moins la surface avant a elle aussi été endommagée, ce qui se traduit par une variation de la mesure de résistance de la couche imprimée additionnelle rapportée.
[0013] L’examen de structures à l’aide de méthodes NDT conventionnelles présente l’inconvénient de nécessiter des systèmes de mesure stationnaires relativement non flexibles. Pour une structure réelle, il en résulte que des dommages ne peuvent être décelés que dans le cadre d’une inspection en atelier. Suivant le mode de construction il est même possible que la structure ne soit pas complètement accessible aux instruments de mesure. En conséquence la surveillance de l’état de la pièce n’est possible qu’avec des restrictions. En outre, le processus d’examen prend beaucoup de temps, puisque la structure doit être analysée de manière successive.
[0014] Les systèmes SHM ne sont pas sujets à ces restrictions. Intégrés à demeure à la structure, ils sont en mesure de surveiller l’état à tout instant. Mais il en résulte un autre inconvénient. Un tel système doit être introduit dans la structure dès la fabrication, ou y être installé ultérieurement de manière compliquée et coûteuse. Cela peut conduire à des restrictions de la capacité de charge thermique et à des restrictions géométriques, ainsi qu’à un surplus de poids.
[0015] En conséquence, le but de la présente invention consiste à indiquer un procédé amélioré ainsi qu’un dispositif amélioré, permettant de déceler des dommages de structures composites renforcées de fibres pendant l’utilisation ou en service, sans pour cela que les structures composites renforcées de fibres ou pièces composites renforcées de fibres aient à être adaptées de manière correspondante pour le relevé. Le but de la présente invention consiste également à indiquer un procédé et un dispositif pour identifier des dommages sur des structures composites renforcées de fibres, se prêtant aussi à une installation ultérieure du système de détection dans la structure.
[0016] Le but recherché est atteint grâce à un procédé pour détecter un évènement d’impact sur une structure composite renforcée de fibres, réalisée en un matériau composite renforcé de fibres comportant un matériau à base de fibres et un matériau de matrice, le procédé comprenant les étapes suivantes :
[0017] · relevé d’une vibration de structure de la structure composite renforcée de fibres, au moyen d’au moins un capteur, sans que la structure composite renforcée de fibres ait été excitée auparavant par un actionneur d’un système de surveillance de structure, • dans la vibration de structure relevée, identification d’une caractéristique de vibration induite par un évènement d’impact, par analyse des vibrations de structure relevées, quant aux fréquences et/ou aux amplitudes, au moyen d’une unité de traitement de données, et • détection d’un évènement d’impact sur la structure composite renforcée de fibres en fonction de l’identification de la caractéristique de vibration induite par un évènement d’impact.
[0018] Conformément à l’invention, il est proposé un procédé pour détecter un évènement d’impact sur une structure composite renforcée de fibres, la structure composite renforcée de fibres (pièce composite renforcée de fibres) étant réalisée en un matériau composite renforcé de fibres. Le matériau composite renforcé de fibres comporte en l’occurrence au moins un matériau à base de fibres et un matériau de matrice. Le matériau à base de fibres est noyé dans le matériau de matrice et le matériau de matrice est durci. Bien entendu, la structure composite renforcée de fibres peut également renfermer des éléments supplémentaires.
[0019] Conformément à l’invention, on relève alors en continu une vibration de structure de la structure composite renforcée de fibres au moyen d’au moins un capteur, sans que la structure composite renforcée de fibres ait été excitée auparavant par un actionneur d’un système de surveillance de structure. Au contraire, on relève uniquement, à l’aide du capteur, la vibration naturelle de la structure composite renforcée de fibres, la vibration de structure relevée ne se basant justement pas sur une excitation par un actionneur d’un système de surveillance de structure (SHM). En l’occurrence, on relève en continu dans le temps la vibration de structure de la structure composite renforcée de fibres, et on l’exploite en continu à l’aide d’une unité de traitement de données.
[0020] La vibration de structure de la structure composite renforcée de fibres, relevée dans un intervalle de temps, est alors examinée au moyen d’une unité de traitement de données, en vue d’identifier une caractéristique de vibration induite par un évènement d’impact dans la vibration de structure relevée, par analyse de la vibration de structure relevée quant aux fréquences et/ou aux amplitudes. Si une telle caractéristique de vibration induite par un évènement d’impact est identifiée, on conclut alors à un évènement d’impact sur la structure composite renforcée de fibres.
[0021] Les inventeurs ont remarqué à ce sujet que chaque évènement d’impact sur une structure composite renforcée de fibres produit en fonctionnement une vibration de structure caractéristique pouvant être relevée à l’aide de capteurs, et identifiée de manière correspondante par analyse de la vibration de structure relevée. Si la vibration de structure relevée à l’aide des capteurs présente la caractéristique de vibration correspondante induite par un évènement d’impact, et qu’une telle caractéristique peut être identifiée dans la vibration de structure, il est possible de conclure à la présence d’un évènement d’impact. L’unité de traitement de données peut en l’occurrence être conçue pour détecter, au regard de la caractéristique de vibration induite par un évènement d’impact identifiée, un évènement d’impact correspondant, et le stocker de manière correspondante dans une base de données, ou délivrer un message d’alerte correspondant.
[0022] Le présent procédé conforme à l’invention permet ainsi d’identifier des évènements d’impact sur des structures composites renforcées de fibres alors que la structure composite renforcée de fibres est en service, c’est-à-dire pendant que la structure composite renforcée de fibres fabriquée est utilisée de la façon prévue sans que la structure elle-même doive être excitée par un actionneur ou autrement manipulée par des opérations supplémentaires (par exemple en étant alimentée en courant électrique). Au contraire, avec la présente invention, il suffit de relever une vibration de structure à l’aide de capteurs appropriés (par exemple des jauges d’extensométrie ou des capteurs piézoélectriques), puis d’examiner la vibration de structure relevée quant à la présence d’une caractéristique de vibration déterminée pour pouvoir, en présence d’une caractéristique de vibration induite par un évènement d’impact, conclure à un tel évènement d’impact.
[0023] Au sens de la présente invention, un évènement d’impact signifie l’action d’un ou de plusieurs objets sur la structure composite renforcée de fibres, avec une force déterminée, notamment une force destructrice. Un tel évènement d’impact peut être destructeur ou non destructeur. Par évènement d’impact, on entend notamment des évènements agissant sur la structure composite renforcée de fibres et lors desquels des objets agissant sur la structure composite renforcée de fibres produisent un endommagement de celle-ci.
[0024] La détection d’un évènement d’impact comprend en l’occurrence, notamment l’instant de survenue de l’évènement d’impact, le type d’évènement d’impact et/ou un dommage d’impact subi par la structure composite renforcée de fibres. Grâce à l’invention, on peut notamment détecter un endommagement de la structure composite renforcée de fibres en tant qu’évènement d’impact en fonction de l’identification d’une caractéristique de vibration induite par un évènement d’impact, ce qui permet, pendant que la structure composite renforcée de fibres est utilisée de la manière prévue, de détecter des dommages correspondants affectant la structure composite renforcée de fibres, se fondant sur l’action d’une force sur la structure composite renforcée de fibres.
[0025] Conformément à un mode de réalisation, la vibration de structure relevée est transformée dans le domaine fréquentiel (par exemple au moyen d’une transformation rapide de Fourier), en vue d’obtenir le spectre des amplitudes en fonction des fréquences, une caractéristique déterminée de vibration induite par un évènement d’impact dans la vibration de structure relevée étant identifiée par analyse du spectre des amplitudes au moyen de l’unité de traitement de données. Ainsi, lors d’un évènement d’impact, il apparaît dans le spectre des amplitudes une caractéristique particulière des amplitudes, qui peut être identifiée de manière automatisée par une unité de traitement de données, ce qui offre un processus fiable permettant de détecter des évènements d’impact sur la structure composite renforcée de fibres.
[0026] Pour l’identification de la caractéristique de vibration déterminée, on peut en l’occurrence prévoir d’explorer au moyen de l’unité de traitement de données le spectre des amplitudes afin de voir si à des fréquences et/ou dans des plages de fréquences déterminées, les amplitudes respectives dépassent une certaine valeur de seuil. Il s’est avéré que des évènements d’impact, notamment des évènements d’impact endommageant la structure composite renforcée de fibres, présentaient un spectre d’amplitudes caractéristique à des fréquences et/ou dans des plages de fréquences déterminées, les amplitudes étant alors en partie situées au-dessus d’une certaine valeur de seuil.
[0027] D’après un mode de réalisation avantageux, il est non seulement possible, au regard de la vibration de structure relevée, de détecter si l’on est en présence d’un évènement d’impact, mais également de déduire le type d’évènement d’impact à l’origine de la vibration de structure. Ainsi, il s’avère avantageux d’identifier au moyen de l’unité de traitement de données une caractéristique de dommage en fonction de la caractéristique de vibration identifiée induite par l’évènement d’impact. On peut ainsi non seulement conclure à la présence d’un évènement d’impact avec un endommagement de la structure composite renforcée de fibres, mais également savoir si des fibres de renfort dans la couche d’enveloppe supérieure ont été endommagées ou si des dommages structurels (supplémentaires) de la structure composite renforcée de fibres sont apparus à l’intérieur du stratifié (par exemple un délaminage de couches de fibres individuelles).
[0028] A ce sujet, la caractéristique d’endommagement peut par exemple être déduite de la plage de fréquence concernée. Ainsi, il est par exemple connu que des dommages sur les fibres de renfort conduisent à une loi de variation des amplitudes caractéristique dans une première plage de fréquences, tandis qu’un délaminage en tant que deuxième type de dommage, conduit à une loi de variation des amplitudes caractéristique correspondante dans une deuxième plage de fréquences, différente de la précédente.
[0029] Selon un autre mode de réalisation, pour identifier la caractéristique de vibration induite par un évènement d’impact, la vibration de structure relevée est comparée, au moyen de l’unité de traitement de données, à au moins une vibration de structure prédéterminée, qui caractérise un évènement d’impact sur la structure composite renforcée de fibres. De telles vibrations de structure prédéterminées peuvent par exemple être déterminées auparavant au moyen d’un essai en laboratoire ou bien par des méthodes numériques. Ladite au moins une vibration de structure prédéterminée caractérisant un évènement d’impact déterminé a en particulier été déterminée auparavant, moyennant un essai en laboratoire.
[0030] Ainsi, il est envisageable de représenter la vibration de structure prédéterminée et ayant été relevée en laboratoire, sous la forme d’un spectre d’amplitudes dans la plage de fréquences, et de la comparer sous cette forme avec la vibration de structure se présentant également sous la forme d’un spectre d’amplitudes dans la plage de fréquences, pour pouvoir ainsi identifier dans le spectre des amplitudes, des concordances qui caractérisent un évènement d’impact, dans les vibrations de structure relevées de la structure composite renforcée de fibres.
[0031] D’après un autre mode de réalisation, la vibration de structure est relevée au moyen d’au moins une jauge d’extensométrie, d’au moins un capteur d’accélération, d’au moins un capteur optique et/ou au moyen d’au moins un élément piézoélectrique en tant que capteur. La vibration de structure est en particulier relevée au moyen d’au moins une jauge d’extensométrie et/ou au moyen d’au moins un élément de capteur piézoélectrique en tant que capteur. A l’aide d’une jauge d’extensométrie, que l’on explore à fréquence élevée, il est ici possible de relever une loi de variation de l’allongement en fonction du temps, en tant que vibration de structure. A l’aide dudit au moins un capteur, on relève une loi de variation de force en fonction du temps ou bien une loi de variation d’allongement en fonction du temps, en tant que vibration de structure.
[0032] Le but recherché est par ailleurs également atteint grâce à un dispositif pour détecter un évènement d’impact sur une structure composite renforcée de fibres, réalisée en un matériau composite renforcé de fibres comportant un matériau à base de fibres et un matériau de matrice, le dispositif étant conçu pour la mise en œuvre du procédé décrit auparavant, et comprenant au moins un capteur pour relever une vibration de structure de la structure composite renforcée de fibres, et une unité de traitement de données pour identifier une caractéristique de vibration induite par un évènement d’impact et pour détecter l’évènement d’impact. Conformément à l’invention, le dispositif présente à cet effet au moins un capteur relié à une unité de traitement de données par une liaison de transmission de signal. Le capteur relève en roccurrence des vibrations de structure de la structure composite renforcée de fibres et transmet celles-ci à l’unité de traitement de données, qui décèle alors, par analyse de la vibration de structure relevée, une caractéristique de vibration induite par un évènement d’impact et identifie ensuite sur cette base un évènement d’impact.
[0033] Il est en l’occurrence envisageable d’utiliser plusieurs capteurs sous la forme d’un réseau de capteurs, qui sont en liaison avec l’unité de traitement de données. De tels capteurs peuvent par exemple être des jauges d’extensométrie.
[0034] Le but recherché est par ailleurs également atteint grâce à un véhicule comportant au moins une structure composite renforcée de fibres, le véhicule possédant un dispositif pour détecter un évènement d’impact sur l’une des structures composites renforcées de fibres, tel que décrit précédemment. De manière avantageuse, la structure composite renforcée de fibres est au moins en partie l’enveloppe extérieure du véhicule. Le véhicule est notamment un véhicule routier, un véhicule aquatique, ou bien un aéronef.
[0035] Il s’avère en l’espèce particulièrement avantageux d’équiper des éléments d’habillage extérieurs, tels que des coques de fuselage ou des coques d’aile d’avions, avec des capteurs appropriés relevant une vibration de structure, l’unité de traitement de données permettant alors d’identifier des évènements d’impact correspondants en se basant sur les vibrations de structure ayant été relevées.
[0036] L’invention va être explicitée sous forme d’exemple, au regard des figures annexées. Celles-ci montrent :
[0037] [fig-1] une représentation schématique du dispositif conforme à l’invention ;
[0038] [fig.2] à titre d’exemple, une représentation de deux vibrations de structure caractéristiques ;
[0039] [fig.3] une représentation schématique d’un exemple d’utilisation sur un avion de ligne.
[0040] La figure 1 montre, conformément à l’invention, le dispositif 10, qui dans l’exemple de réalisation de la figure 1 possède trois jauges d’extensométrie 1 la à c, qui sont en liaison de transmission de signal avec une unité de traitement de données 12. Chacun des capteurs 1 la à lie fournit une loi de variation de l’allongement en fonction du temps 13, dont la résolution temporelle dépend de la fréquence d’exploration par l’unité de traitement de données 12. Les trois jauges d’extensométrie 1 la à lie sont en l’espèce agencées sur une structure composite renforcée de fibres 100 à surveiller.
[0041] Cette loi de variation de l’allongement en fonction du temps est alors transformée dans le domaine fréquentiel à l’aide de l’unité de traitement de données, de manière à faire apparaître le spectre des amplitudes. A partir du spectre des amplitudes, on tente alors d’identifier la présence de propriétés caractéristiques, qui laissent augurer un évènement d’impact.
[0042] Deux tels spectres de fréquences sont montrés à titre d’exemple à la figure 2. Dans l’exemple du haut, la loi de variation de l’allongement en fonction du temps 13 a été transformée dans le domaine fréquentiel à l’aide d’une transformation rapide de Fourier, ce qui visualise les amplitudes en fonction des fréquences concernées. Ee spectre a) du haut permet de voir que dans la plage de fréquences à 22 kHz et 25 kHz, les amplitudes présentent une déviation caractéristique 20, qui permet de conclure à un évènement d’impact. Comparé à un spectre de fréquences ou spectre d’amplitudes (encore non représenté) d’une vibration de structure sans évènement d’impact, il est possible de constater que ces deux maximums d’amplitude 20a et 20b laissent augurer un endommagement en tant qu’évènement d’impact. On peut ainsi non seulement déterminer s’il s’est produit un évènement d’impact, mais également s’il est apparu un endommagement de la structure composite renforcée de fibres, suite à l’évènement d’impact.
[0043] En fait, il a été montré dans des essais sur des structures composites renforcées de fibres, qu’il apparaissait un tel spectre d’amplitudes dans le cas de dommages d’impact sur les structures composites renforcées de fibres, se traduisant par une petite rupture de fibres.
[0044] Le spectre de fréquences b) du bas, permet de constater que le maximum d’amplitude aux alentours de 25 kHz est nettement plus marqué que dans le spectre du haut, ce qui est en relation avec l’ampleur du dommage. Dans la partie du bas, une zone plus grande de la structure composite renforcée de fibres a été endommagée, ce qui apparaît dans les lois de variation d’amplitude caractéristiques respectives à environ 20 kHz et 25 kHz.
[0045] Des phénomènes d’endommagement sur des structures composites renforcées de fibres ont pour conséquence une excitation vibratoire de la structure. Les vibrations correspondantes se traduisent par des contraintes et allongements ou, dans le cas d’un dommage d’impact, une loi de variation de la force de contact. Des signaux d’allongement ou de force de contact peuvent ici être relevés avec une fréquence de mesure élevée. Par transformation dans le domaine fréquentiel, il est possible de déterminer le spectre correspondant des fréquences impliquées. Les vibrations impliquées peuvent être composées de deux parties. En-dehors des vibrations induites par les dommages, l’action extérieure à l’origine du dommage, comme par exemple un dommage d’impact, excite des modes propres de la structure, à large bande de fréquence. Au regard de l’identification des modes (le plus souvent à haute fréquence) induits par des épisodes d’endommagement, il est possible d’effectuer une identification de dommages et une affectation fiable de phénomènes d’endommagement à une fréquence excitée correspondante dans le spectre des amplitudes.
[0046] Un exemple d’utilisation pour un tel dispositif est montré schématiquement à la figure 3, où un avion de ligne 30 a été équipé d’un réseau de capteurs 31 pour l’enveloppe extérieure. En l’espèce, le réseau de capteurs 31 est ici en liaison de transmission de signal avec une unité de traitement de données 32 appropriée, pour ainsi relever les signaux de capteurs par l’intermédiaire de l’unité de traitement de données 32.
[0047] On peut ainsi collecter, sur la durée d’utilisation de la structure, une accumulation localisée de dommages, de sorte qu’après un temps déterminé, on peut identifier le lieu et le nombre d’évènements d’impact survenus. A cet effet, à l’aide de la localisation du capteur respectif du réseau de capteurs 31, ainsi que de l’évènement d’impact détecté, on représente le lieu de l’évènement d’impact par rapport à l’enveloppe de l’avion. Ceci permet de définir quelles régions nécessitent un examen détaillé ou une réparation.
Nomenclature des repères
[0048] 10 dispositif
[0049] 11 capteurs
[0050] 12 unité de traitement de données
[0051] 13 loi de variation de l’allongement en fonction du temps
[0052] 20 caractéristique d’amplitude
[0053] 30 avion
[0054] 31 réseau de capteurs
[0055] 32 unité de traitement de données
[0056] 100 structure composite renforcée de fibres

Claims (1)

  1. Revendications [Revendication 1] Procédé pour détecter un évènement d’impact sur une structure composite renforcée de fibres (100) réalisée en un matériau composite renforcé de fibres comportant un matériau à base de fibres et un matériau de matrice, le procédé comprenant les étapes suivantes : - relevé d’une vibration de structure de la structure composite renforcée de fibres, au moyen d’au moins un capteur (11), sans que la structure composite renforcée de fibres ait été excitée auparavant par un actionneur d’un système de surveillance de structure, - dans la vibration de structure relevée, identification d’une caractéristique de vibration induite par un évènement d’impact, par analyse des vibrations de structure relevées, quant aux fréquences et/ou aux amplitudes, au moyen d’une unité de traitement de données (12, 32), et - détection d’un évènement d’impact sur la structure composite renforcée de fibres (100) en fonction de l’identification de la caractéristique de vibration induite par un évènement d’impact. [Revendication 2] Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la détection d’un évènement d’impact comprend l’instant de survenue de l’évènement d’impact, un type de l’évènement d’impact et/ou un dommage d’impact de la structure composite renforcée de fibres. [Revendication 3] Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la vibration de structure relevée est transformée dans le domaine fréquentiel, pour obtenir le spectre des amplitudes en fonction des fréquences, une caractéristique de vibration induite par un évènement d’impact dans la vibration de structure relevée étant identifiée par analyse du spectre des amplitudes au moyen de l’unité de traitement de données (12, 32). [Revendication 4] Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que pour l’identification de la caractéristique de vibration induite par un évènement d’impact, on explore, au moyen de l’unité de traitement de données, le spectre des amplitudes pour voir si à des fréquences et/ou dans des plages de fréquences déterminées, les amplitudes respectives dépassent une certaine valeur de seuil. [Revendication 5] Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’au moyen de l’unité de traitement de données (12, 32), on identifie une caractéristique de dommage en fonction de la caractéristique de vibration induite par un évènement d’impact ayant été identifiée. [Revendication 6] Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce
    que pour identifier la caractéristique de vibration induite par un évènement d’impact, la vibration de structure relevée est comparée, au moyen de l’unité de traitement de données (12, 32), à au moins une vibration de structure prédéterminée, qui caractérise un évènement d’impact de la structure composite renforcée de fibres. [Revendication 7] Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite au moins une vibration de structure prédéterminée, qui caractérise un évènement d’impact déterminé, a été déterminée auparavant moyennant un essai en laboratoire. [Revendication 8] Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la vibration de structure est relevée au moyen d’au moins une jauge d’extensométrie, d’au moins un capteur d’accélération, d’au moins un capteur optique et/ou au moyen d’au moins un élément piézoélectrique en tant que capteur (11). [Revendication 9] Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’à l’aide dudit au moins un capteur (11), on relève en tant que vibration de structure une variation de force en fonction du temps ou bien une variation d’allongement en fonction du temps (13). [Revendication 10] Dispositif (10) pour détecter un évènement d’impact sur une structure composite renforcée de fibres (100), réalisée en un matériau composite renforcé de fibres comportant un matériau à base de fibres et un matériau de matrice, le dispositif (10) étant conçu pour la mise en œuvre du procédé selon l’une des revendications précédentes, et comprenant au moins un capteur (11) pour relever une vibration de structure de la structure composite renforcée de fibres, et une unité de traitement de données pour identifier une caractéristique de vibration induite par un évènement d’impact et pour détecter l’évènement d’impact. [Revendication 11] Véhicule comportant au moins une structure composite renforcée de fibres, le véhicule possédant un dispositif (10) selon la revendication 8 pour détecter un évènement d’impact sur l’une des structures composites renforcées de fibres. [Revendication 12] Véhicule selon la revendication 11, caractérisé en ce que la structure composite renforcée de fibres est au moins en partie l’enveloppe extérieure du véhicule. [Revendication 13] Véhicule selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que le véhicule est un véhicule routier, un véhicule aquatique, ou un aéronef.
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