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WO2025046193A1 - Procédé de détermination d'un endommagement d'une pièce mécanique à partir de mesures de déplacements par stéréo-corrélation d'images numériques et dispositif associé - Google Patents

Procédé de détermination d'un endommagement d'une pièce mécanique à partir de mesures de déplacements par stéréo-corrélation d'images numériques et dispositif associé Download PDF

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Publication number
WO2025046193A1
WO2025046193A1 PCT/FR2024/051119 FR2024051119W WO2025046193A1 WO 2025046193 A1 WO2025046193 A1 WO 2025046193A1 FR 2024051119 W FR2024051119 W FR 2024051119W WO 2025046193 A1 WO2025046193 A1 WO 2025046193A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
deformations
distribution
area
mechanical
stereo
Prior art date
Application number
PCT/FR2024/051119
Other languages
English (en)
Inventor
Pierre Alfred Jean DUCHENE
Original Assignee
Safran Aircraft Engines
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Safran Aircraft Engines filed Critical Safran Aircraft Engines
Publication of WO2025046193A1 publication Critical patent/WO2025046193A1/fr

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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G06T7/0004—Industrial image inspection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
    • G—PHYSICS
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    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30108—Industrial image inspection
    • G06T2207/30164—Workpiece; Machine component

Definitions

  • TITLE METHOD FOR DETERMINING DAMAGE TO A MECHANICAL PART FROM DISPLACEMENT MEASUREMENTS BY STEREO-CORRELATION OF DIGITAL IMAGES AND ASSOCIATED DEVICE
  • the present invention relates to a method for determining damage to a mechanical part subjected to mechanical stress, from data obtained by stereo-correlation of digital images.
  • the invention also relates to a device for implementing this method.
  • Stereo correlation of digital images is a known technique that allows measurement of kinematic fields such as displacement or deformation fields.
  • This technique consists of matching two digital images of a surface observed at two distinct deformation states, a so-called reference state and a so-called deformed state. Each pixel of the first image is compared to the corresponding pixel on the second image and their similarity measured. It is a non-destructive surface control technique.
  • the digital image stereo-correlation technique can be used during a mechanical test, for example static.
  • This test can be a test for characterizing the properties of materials or a verification of the quality of the material. It can also be used for validation tests of the mechanical strength of mechanical parts. [0006] During these static mechanical tests, it is necessary to arrive at a decision on the conditions for the appearance of static damage.
  • “Damage” means any form of degradation of the properties of the materials that may be linked to the appearance of microcracks, delamination at different scales of the material or, in the case of a composite material, decohesion of fibers with respect to the matrix or even a breakage of fibers, for example at the level of a fiber, a strand, a weaving plane, several weaving planes or the entire material.
  • a metallic material it may be microcracks between the grain boundaries or cracks within a single crystal, for example.
  • an objective of the invention is to provide an improved method for determining damage during an improved mechanical test.
  • Another objective of the invention is to propose a method for identifying one or more preferred directions of damage during a mechanical test.
  • a method for determining damage to a mechanical part subjected to mechanical stress comprising the following steps: a) measuring the movements of the mechanical part in the different directions x, y and z of space over a given area of the part, by stereo-correlation of images; then, the following steps being implemented by computer, b) calculating deformations of the part over the determined area, from the displacements measured in step a); c) representing, in a reference frame, a distribution of the deformations defined in the y direction as a function of the deformations defined in the x direction; d) determining an area of the distribution of the deformations represented in step c); e) determining a preferred orientation of the distribution of the deformations represented; and f) comparing the area of the distribution and/or the preferred orientation determined with reference elements to determine whether the mechanical part is damaged.
  • the method according to the invention may comprise one or more of the following characteristics, taken in isolation from one another or in combination with one another:
  • the distribution area is a polygon
  • step d) the determination of the distribution area is carried out in real time
  • step d) the determination of the distribution area is carried out at predefined times;
  • the preferred orientation is determined from principal deformations
  • step e the determination of the preferential orientation of the distribution of deformations is carried out by linear regression
  • step e) the determination of the preferential orientation of the distribution of deformations is carried out by a statistical method
  • the invention also relates to a device for implementing a method for determining damage to a mechanical part as described above, comprising:
  • the invention also relates to an aircraft comprising at least one device for implementing a method for determining damage to a mechanical part as described above.
  • Figure 1 represents a schematic view of a test bench comprising a mechanical part and a device for implementing the method for determining damage to a mechanical part, according to the invention.
  • Figure 2 shows a schematic view of a mechanical part, in particular a mechanical part made of woven composite material.
  • Figure 3 is a block diagram of the method for determining damage to a mechanical part, according to the invention.
  • Figure 4 is a graphical representation of a distribution of strains in the y direction as a function of strains in the x direction at different times during the mechanical test.
  • Figure 5 is a graphical representation of a distribution of deformations in the y direction as a function of deformations in the x direction whose preferred orientation is determined.
  • Figure 1 shows a test bench D of a mechanical part 10 comprising, among other things, cameras C for the acquisition of digital images by stereo-correlation (allows the measurement of displacements) and a device 20 provided with computer means 20 for implementing the method for determining damage to the mechanical part as described below.
  • a speckle M is, in addition, affixed to the surface of the mechanical part 10 to facilitate tracking by the cameras C.
  • the C cameras for image acquisition are carried out using CCD sensor cameras with an acquisition frequency of a few images per second.
  • the acquisition area is illuminated by light-emitting diode lamps.
  • the lighting can be carried out continuously or in synchronization with the C cameras.
  • the exemplary embodiments focus on mechanical parts, in particular made of composite materials, and more precisely 3D woven composites.
  • these mechanical parts can also be parts made of 2D woven composite materials, unidirectional composite parts or even metal parts.
  • Figure 2 shows a mechanical part 10 made of 3D woven composite material.
  • the composite material comprises weft fibers 11 and warp fibers 12 woven together on a weaving plane P, or several weaving planes superimposed in a thickness direction.
  • the weft fibers 11 and warp fibers 12 may for example be made of carbon, glass or a mixture of the two or, more generally, other types of fibers.
  • These fibers are embedded in a matrix 13 which comprises one or more polymers capable of stiffening so as to form the final mechanical part 10.
  • the matrix 13 may for example be chosen, in a non-limiting manner, from a thermosetting or thermoplastic resin.
  • warp fibers 12 are no longer limited to a weaving plane P but pass through several planes of the material.
  • the part 10 may be a mechanical part of an aircraft.
  • this part may be a turbomachine casing and for example a casing of a turbomachine fan.
  • the mechanical part 10 is subjected to stresses which can cause deformations of the part 10, or even damage.
  • the method according to the invention makes it possible to determine the damage to a part 10 subjected to mechanical stress, this method further comprising the following steps: a) measuring displacements of the part in the different directions x, y and z of space over a determined area of the part 10, by stereo-correlation of images; then, the following steps being implemented by computer, b) calculating deformations of the part over the determined area, from the displacements measured in step a); c) representing, in a reference frame, a distribution of the deformations defined in the direction y as a function of the deformations defined in the direction x; d) determining an area of the distribution of the deformations represented in step b); e) determining a preferential orientation of the distribution of the deformations represented; and f) comparing the area of the distribution and/or the preferential orientation obtained with reference elements to
  • step a) referenced 102 in FIG. 3, the movements of the part 10 in the different directions x, y and z of space on a given area of the part 10 are measured by stereo-correlation of images. These directions are orthogonal. The choice of the area to be observed can be left to the operator. In practice, these measurements are carried out by cameras C equipped with CCD sensors.
  • step a the measurements are transmitted to computer means 20 capable of implementing the following steps.
  • step c) referenced 106 in FIG. 3, the calculated deformations are represented in a reference frame so that a distribution of the deformations defined along the y direction (£ yy ) as a function of the deformations defined along the x direction (E XX ) is obtained. It will be noted that the deformations defined along the z direction (£ xy ) can also be obtained, these deformations representing a shear.
  • step d referenced 108 in FIG. 3, a distribution area of the deformations represented in step c) is determined. This determination of the distribution area can be carried out in real time or be carried out at predefined times.
  • FIG. 4 is a graphical representation of a distribution of strains defined along the y direction as a function of strains defined along the x direction of the part 10 at different times of a mechanical stress.
  • FIG. 4A represents a 30 distribution of strains before the start of the test. All the points are concentrated and the area of the 30 distribution is small.
  • FIG. 4B shows a 30’ distribution of strains during the test. The points remain concentrated but a greater dispersion of the latter can be observed compared to the initial state before the start of the test. In addition, the area of the 30’ distribution increases but remains small.
  • FIG. 4C shows a 30” distribution of strains at a more advanced time of the mechanical stress. At this point, the points appear more dispersed and the area of the 30” distribution is larger than in Figures 4A and 4B, indicating that part damage has occurred.
  • the deviations in the distribution can be represented by an estimate of the area of an elliptical structure, in particular in the context of an approximation of the distribution.
  • step e referenced 110 in FIG. 3, from the distribution of deformations represented in step d), a preferential orientation is determined.
  • This preferential orientation can be determined by a linear regression of the deformation points of the distribution of deformations defined according to the y direction (£yy) as a function of the deformations defined according to the x direction (E XX ).
  • the preferred orientation can also, alternatively, be determined from principal deformations, for example a first principal deformation and a second principal deformation. These principal deformations can for example be determined from the Mohr circle. The use of principal deformations makes it possible in particular to change the reference point and to facilitate the calculations. A linear regression can also be carried out to determine the preferred orientation.
  • the preferred orientation can also be determined by a statistical method, in particular based on standard deviations.
  • Figure 5 shows an example of a 30” distribution of the deformations defined along the y direction (£ yy ) as a function of the deformations defined along the x direction, similar to Figure 4C, for which an area of the distribution has been determined and materialized by a polygon 31.
  • a preferential orientation 32 of the 30” distribution has been determined by a statistical method.
  • This preferential orientation indicates a direction in which the damage to the mechanical part 10 tends to propagate.
  • determining the preferred orientation makes it possible to check whether the material has been stressed in the warp direction or the weft direction. This information is fundamental for the dimensioning of composite materials. Indeed, in practice, the orientation directions are chosen according to future stresses.
  • principal deformations may be used, in particular a first principal deformation as a function of a second principal deformation, both determined for example from the Mohr circle.
  • graphical representations not shown here, similar to those shown in Figures 4 and 5 can be obtained and processed in the same way.
  • step f referenced 112 in FIG. 3, the area of the distribution and/or the preferred orientation previously determined are compared with reference elements to determine whether the part 10 is damaged.
  • reference elements may be study parts having carried out additional tests which make it possible to ensure the quality or the voluntary non-quality of the reference.
  • the invention also proposes a device D for implementing the method 100 as described above.
  • the device D comprises means C for measuring movements of the mechanical part 10 by stereo-correlation of images on the determined area and means 20 for implementing by computer at least steps b) to f).
  • the invention also proposes an aircraft comprising at least one device D for implementing the method 100, as described above.
  • the device D is then mounted on at least one part to be examined in the aircraft.
  • the material health and/or damage of the part(s) to be examined can be examined directly during a flight of the aircraft in order to detect, from the first moment of their possible appearance, deformations, cracks and/or damage and to make appropriate decisions.

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Abstract

Procédé de détermination d'un endommagement d'une pièce (10) mécanique soumise à une sollicitation mécanique, ledit procédé comportant les étapes suivantes : a) mesurer des déplacements de ladite pièce selon les différentes directions x, y et z de l'espace sur une zone déterminée de la pièce, par stéréo-corrélation d'images; puis, les étapes suivantes étant mises en œuvre par ordinateur, b) calculer des déformations de la pièce sur ladite zone déterminée, à partir des déplacements mesurés; c) représenter, dans un repère, une distribution des déformations définies selon la direction y en fonction des déformations définies selon la direction x; d) déterminer une aire de la distribution des déformations représentée; e) déterminer une orientation préférentielle de la distribution des déformations représentée; et f) comparer l'aire de la distribution et/ou l'orientation préférentielle déterminées précédemment avec des éléments de référence pour déterminer si ladite pièce est endommagée.

Description

Description
TITRE : PROCÉDÉ DE DÉTERMINATION D’UN ENDOMMAGEMENT D’UNE PIÈCE MÉCANIQUE À PARTIR DE MESURES DE DÉPLACEMENTS PAR STÉRÉO-CORRÉLATION D’IMAGES NUMÉRIQUES ET DISPOSITIF ASSOCIÉ
Domaine technique de l’invention
[0001] La présente invention concerne un procédé de détermination d’un endommagement d’une pièce mécanique soumise à une sollicitation mécanique, à partir de données obtenues par stéréo-corrélation d’images numériques. L’invention concerne également un dispositif permettant de mettre en œuvre ce procédé.
Arrière-plan technologique
[0002] La stéréo-corrélation d’images numériques est une technique connue qui permet une mesure de champs cinématiques comme les champs de déplacements ou de déformations. Cette technique consiste à mettre en correspondance deux images numériques d’une surface observée à deux états distincts de déformation, un état dit de référence et un état dit déformé. Chaque pixel de la première image est comparé au pixel correspondant sur la seconde image et leur ressemblance mesurée. C’est une technique de contrôle surfacique non-destructive.
[0003] Les documents US-A1 -2013/06570, FR-A1-3 127 042 et W0-A1- 2016/076975 sont des exemples d’application de la stéréo-corrélation d’images.
[0004] Lors de la réalisation d’essais mécaniques, il est connu d’appliquer sur la surface de pièce étudiée un mouchetis noir et blanc afin de fournir à la surface une texture suffisamment aléatoire et permettre le suivi par les caméras utilisées. Ces caméras sont généralement munies de capteurs CCD (de l’anglais charge coupled device) dont la fréquence d’acquisition dépend des phénomènes étudiés. Il peut s’agir de quelques images par seconde à plusieurs milliers d’images par seconde pour des cas à dynamique rapide ou cyclique.
[0005] La technique de stéréo-corrélation d’images numériques peut être utilisée lors d’un essai mécanique, par exemple statique. Cet essai peut être un test de caractérisation des propriétés des matériaux ou une vérification de la qualité du matériau. Elle peut aussi être utilisée pour des essais de validation de la tenue mécanique de pièces mécaniques. [0006] Lors de ces essais mécaniques statiques, il est nécessaire d’arriver à statuer sur les conditions d’apparition d’un endommagement statique. On entend par « endommagement » toute forme de dégradation des propriétés des matériaux pouvant être liée à l’apparition de microfissures, de délaminage aux différentes échelles du matériau ou dans le cas d’un matériau composite de décohésions de fibres vis-à-vis de la matrice ou encore une rupture de fibres, par exemple au niveau d’une fibre, d’un toron, d’un plan de tissage, de plusieurs plans de tissage ou du matériau entier. Dans le cas d’un matériau métallique, il peut s’agir de microfissures entre les joints de grains ou de fissures au sein d’un monocristal par exemple.
[0007] Classiquement, l’analyse des déformations dans le sens de la sollicitation mécanique est regardée afin d’en déduire des valeurs limites de déformations à la surface de la pièce mécanique.
[0008] Cependant, les résultats obtenus sont soumis à interprétation car aucun indicateur ne permet de différencier la fin d’une zone dite saine des matériaux et la transition vers un état « endommagé ». De plus, même en sachant qu’un endommagement des matériaux de la pièce est présent, il est parfois difficile de clairement identifier la direction privilégiée de la sollicitation, que ce soit la direction des fibres pour un matériau composite ou que ce soit la striction d’un matériau métallique.
[0009] Cette direction est un facteur important à connaître afin de vérifier que l’essai réalisé sollicite bien les directions ou zones que l’on souhaite effectivement étudier lors de l’essai.
[0010] Aussi, un objectif de l’invention est de proposer un procédé amélioré de détermination d’un endommagement durant un essai mécanique amélioré.
[0011] Un autre objectif de l’invention est de proposer un procédé pour identifier une ou des directions privilégiées d’un endommagement durant un essai mécanique.
Résumé de l’invention
[0012] Il est donc proposé un procédé de détermination d’un endommagement d’une pièce mécanique soumise à une sollicitation mécanique, le procédé comportant les étapes suivantes : a) mesurer les déplacements de la pièce mécanique selon les différentes directions x, y et z de l’espace sur une zone déterminée de la pièce, par stéréo-corrélation d’images ; puis, les étapes suivantes étant mises en œuvre par ordinateur, b) calculer des déformations de la pièce sur la zone déterminée, à partir des déplacements mesurés à l’étape a) ; c) représenter, dans un repère, une distribution des déformations définies selon la direction y en fonction des déformations définies selon la direction x ; d) déterminer une aire de la distribution des déformations représentée à l’étape c) ; e) déterminer une orientation préférentielle de la distribution des déformations représentée ; et f) comparer l’aire de la distribution et/ou l’orientation préférentielle déterminées avec des éléments de référence pour déterminer si la pièce mécanique est endommagée.
[0013] Ainsi, grâce au procédé selon l’invention, un endommagement résultant d’une sollicitation mécanique sur une pièce peut être étudié, en particulier l’orientation que cet endommagement tend à suivre au cours de la sollicitation. En effet, la mesure des déplacements par stéréo-corrélation d’images et le traitement qui s’en suit permet le suivi des déformations au cours de la sollicitation de la pièce et de pouvoir ainsi obtenir l’évolution de l’orientation de l’endommagement.
[0014] Le procédé, selon l’invention, peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, prises isolément les unes avec les autres ou en combinaison les unes avec les autres :
- l’aire de distribution est un polygone ;
- à l’étape d), la détermination de l’aire de distribution est réalisée en temps réel ;
- à l’étape d), la détermination de l’aire de distribution est réalisée à des instants prédéfinis ;
- à l’étape e), l’orientation préférentielle est déterminée à partir de déformations principales ;
- à l’étape e), la détermination de l’orientation préférentielle de la distribution des déformations est réalisée par régression linéaire ;
- à l’étape e), la détermination de l’orientation préférentielle de la distribution des déformations est réalisée par une méthode statistique ;
- la pièce mécanique est une pièce d’un aéronef, en particulier un carter de turbomachine et de préférence un carter d’une soufflante de turbomachine. [0015] L’invention concerne également un dispositif de mise en œuvre d’un procédé de détermination d’un endommagement d’une pièce mécanique tel que décrit dans ce qui précède, comprenant :
- des moyens pour mesurer des déplacements de la pièce mécanique par stéréo- corrélation d’images sur ladite zone déterminée, et
- des moyens pour mettre en œuvre par ordinateur au moins les étapes b) à f).
[0016] L’invention concerne également un aéronef comportant au moins un dispositif de mise en œuvre d’un procédé de détermination d’un endommagement d’une pièce mécanique tel que décrit précédemment.
Brève description des figures
[0017] L’invention sera mieux comprise à l’aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
[0018] La figure 1 représente une vue schématique d’un banc d’essai comprenant une pièce mécanique et un dispositif de mise en œuvre du procédé de détermination d’un endommagement d’une pièce mécanique, selon l’invention.
[0019] La figure 2 représente une vue schématique d’une pièce mécanique, en particulier une pièce mécanique en matériau composite tissé.
[0020] La figure 3 est un schéma-bloc du procédé de détermination d’un endommagement d’une pièce mécanique, selon l’invention.
[0021] La figure 4 est une représentation graphique d’une distribution des déformations selon la direction y en fonction des déformations selon la direction x à différents instants de l’essai mécanique.
[0022] La figure 5 est une représentation graphique d’une distribution des déformations selon la direction y en fonction des déformations selon la direction x dont l’orientation préférentielle est déterminée.
Description détaillée de l’invention
[0023] La figure 1 représente un banc d’essai D d’une pièce mécanique 10 comportant, entre autres, des caméras C pour l’acquisition d’images numériques par stéréo-corrélation (permet la mesure de déplacements) et un dispositif 20 muni de moyens informatiques 20 pour mettre en œuvre le procédé de détermination d’un endommagement de la pièce mécanique tel que décrit dans ce qui suit.
[0024] Un mouchetis M est, en outre, apposé à la surface de la pièce mécanique 10 pour faciliter le suivi par les caméras C.
[0025] Les caméras C pour l’acquisition des images est réalisée grâce à des caméras à capteur CCD dont la fréquence d’acquisition est de quelques images par seconde. La zone d’acquisition est éclairée par des lampes à diodes électroluminescentes. En outre, l’éclairage peut être réalisé de manière continue ou en synchronisation avec les caméras C.
[0026] Dans ce qui suit, les exemples de réalisation s’intéressent à des pièces mécaniques, en particulier en matériaux composites, et plus précisément composites tissés 3D. Toutefois, ces pièces mécaniques peuvent aussi être des pièces en matériaux composites tissés 2D, des pièces composites unidirectionnelles ou encore des pièces métalliques.
[0027] La figure 2 présente une pièce mécanique 10 en matériau composite tissé 3D. Le matériau composite comporte des fibres de trames 11 et des fibres de chaînes 12 tissées les unes avec les autres sur un plan P de tissage, ou plusieurs plans de tissage superposés selon une direction d’épaisseur. Les fibres de trames 11 et de chaînes 12 peuvent par exemple être de carbone, de verre ou un mélange des deux ou, de manière plus générale, d’autres types de fibres. Ces fibres sont noyées dans une matrice 13 qui comprend un ou plusieurs polymères aptes à se rigidifier de sorte à former la pièce mécanique 10 finale. La matrice 13 peut par exemple être choisie, de manière non limitative, parmi une résine thermodurcissable ou thermoplastique.
[0028] Des structures tissées plus complexes peuvent aussi être utilisées lors de ces essais. Par exemple, les fibres de chaînes 12 ne sont plus limitées à un plan P de tissage mais traversent plusieurs plans du matériau.
[0029] En pratique, la pièce 10 peut être une pièce mécanique d’un aéronef. En particulier, cette pièce peut être un carter de turbomachine et par exemple un carter d’une soufflante de turbomachine.
[0030] Lors d’un essai mécanique, la pièce mécanique 10 est soumise à des contraintes qui peuvent entraîner des déformations de la pièce 10, voire des endommagements. [0031] Le procédé selon l’invention permet de déterminer l’endommagement d’une pièce 10 soumise à une sollicitation mécanique, ce procédé comportant en outre les étapes suivantes : a) mesurer des déplacements de la pièce selon les différentes directions x, y et z de l’espace sur une zone déterminée de la pièce 10, par stéréo-corrélation d’images ; puis, les étapes suivantes étant mises en œuvre par ordinateur, b) calculer des déformations de la pièce sur la zone déterminée, à partir des déplacements mesurés à l’étape a) ; c) représenter, dans un repère, une distribution des déformations définies selon la direction y en fonction des déformations définies selon la direction x ; d) déterminer une aire de la distribution des déformations représentée à l’étape b) ; e) déterminer une orientation préférentielle de la distribution des déformations représentée ; et f) comparer l’aire de la distribution et/ou l’orientation préférentielle obtenues avec des éléments de référence pour déterminer si la pièce 10 est endommagée.
[0032] Les différentes étapes du procédé 100 selon l’invention sont schématisées sur la figure 3 et détaillées ci-après.
[0033] À l’étape a), référencée 102 sur la figure 3, les déplacements de la pièce 10 selon les différentes directions x, y et z de l’espace sur une zone déterminée de la pièce 10 sont mesurées par stéréo-corrélation d’images. Ces directions sont orthogonales. Le choix de la zone à observer peut être laissé libre à l’opérateur. En pratique, ces mesures sont réalisées par des caméras C munies de capteurs CCD.
[0034] Après l’étape a), les mesures sont transmises à des moyens informatiques 20 aptes à mettre en œuvre les étapes suivantes.
[0035] À l’étape b), référencée 104 sur la figure 3, des déformations de la pièce 10 sur la zone déterminée sont calculées à partir des déplacements mesurés à l’étape 104. Les déformations sont notamment calculées à partir des champs des déplacements en x, y et z obtenus par stéréo-corrélation d’images.
[0036] Ces déformations sont calculées, de manière générale, avec la formule suivante :
[Math. 1]
Figure imgf000009_0001
[0037] où £ est le tenseur et Uj et llj les champs des déplacements.
[0038] À l’étape c), référencée 106 sur la figure 3, les déformations calculées sont représentées dans un repère de sorte qu’une distribution des déformations définies selon la direction y (£yy) en fonction des déformations définies selon la direction x (EXX) soit obtenue. On notera que les déformations définies selon la direction z (£xy) peuvent aussi être obtenues, ces déformations représentant un cisaillement.
[0039] À l’étape d), référencée 108 sur la figure 3, une aire de distribution des déformations représentée à l’étape c) est déterminée. Cette détermination de l’aire de distribution peut être réalisée en temps réel ou bien être réalisée à des instants prédéfinis.
[0040] Par exemple, la figure 4 est une représentation graphique d’une distribution des déformations définies selon la direction y en fonction des déformations définies selon la direction x de la pièce 10 à différents instants d’une sollicitation mécanique. La figure 4A représente une distribution 30 des déformations avant le début de l’essai. Tous les points sont concentrés et l’aire de la distribution 30 est faible. La figure 4B montre une distribution 30’ des déformations durant l’essai. Les points restent concentrés mais il peut être observé une plus grande dispersion de ces derniers par rapport à l’état initial d’avant le début de l’essai. En outre, l’aire de la distribution 30’ augmente mais reste faible. La figure 4C montre une distribution 30” des déformations à un instant plus avancé de la sollicitation mécanique. À ce stade, les points apparaissent plus dispersés et l’aire de la distribution 30” est plus grande que sur les figures 4A et 4B, signe qu’un endommagement de la pièce est apparu.
[0041] Ces écarts dans la distribution peuvent être représentés par une estimation de l’aire d’un polygone 31 qui recouvre l’ensemble de la distribution des points de déformations, comme sur la figure 4C ou la figure 5.
[0042] En variante, non représentée, les écarts dans la distribution peuvent être représentés par une estimation de l’aire d’une structure en ellipse, en particulier dans le cadre d’une approximation de la distribution.
[0043] À l’étape e), référencée 110 sur la figure 3, à partir de la distribution des déformations représentée à l’étape d), une orientation préférentielle est déterminée. Cette orientation préférentielle peut être déterminée par une régression linéaire des points de déformation de la distribution des déformations définies selon la direction y (£yy) en fonction des déformations définies selon la direction x (EXX).
[0044] L’orientation préférentielle peut aussi, de manière alternative, être déterminées à partir de déformations principales, par exemple une première déformation principale et une deuxième déformation principale. Ces déformations principales peuvent par exemple être déterminées à partir du cercle de Mohr. L’utilisation des déformations principales permet notamment de changer de repère et de faciliter les calculs. Une régression linéaire peut aussi être réalisée pour déterminer l’orientation préférentielle.
[0045] De manière générale, l’utilisation d’une régression linéaire pour déterminer l’orientation préférentielle permet de synthétiser le résultat avec la pente comme seul paramètre. Cela permet en outre de simplifier la méthode et de réduire le temps de calcul.
[0046] Pour les deux variantes évoquées, l’orientation préférentielle peut également être déterminée par une méthode statistique, en particulier basée sur les écarts- types.
[0047] La figure 5 représente un exemple de distribution 30” des déformations définies selon la direction y (£yy) en fonction des déformations définies selon la direction x, similaire à la figure 4C, pour laquelle une aire de la distribution a été déterminée et matérialisée par un polygone 31. Dans cet exemple, une orientation préférentielle 32 de la distribution 30” a été déterminée par une méthode statistique.
[0048] Cette orientation préférentielle indique une direction dans laquelle l’endommagement de la pièce mécanique 10 tend à se propager.
[0049] Dans le cas particulier où la pièce 10 est en matériau composite tissé 3D, comme décrit précédemment, la détermination de l’orientation préférentielle permet de vérifier si le matériau a été sollicité dans le sens chaînes ou le sens trame. Cette information est fondamentale pour le dimensionnement des matériaux composites. En effet, en pratique, les directions d’orientations sont choisies en fonction des futures sollicitations.
[0050] Comme évoqué précédemment, en variante, des déformations principales peuvent être utilisées, notamment d’une première déformation principale en fonction d’une seconde déformation principale, toutes deux déterminées par exemple à partir du cercle de Mohr. Dans un tel cas, des représentations graphiques, non montrées ici, similaires à celles montrées aux figures 4 et 5 peuvent être obtenues et traitées de la même manière.
[0051] À l’étape f), référencée 112 sur la figure 3, l’aire de la distribution et/ou l’orientation préférentielle déterminées précédemment sont comparées avec des éléments de référence pour déterminer si la pièce 10 est endommagée. Ces éléments de références peuvent être des pièces d’étude ayant réalisées des essais complémentaires qui permettent de s’assurer de la qualité ou de la non-qualité volontaire de la référence.
[0052] Cette comparaison permet de valider que la sollicitation mécanique appliquée correspond bien à ce qui est effectivement attendu pour la déformation et/ou l’endommagement de la pièce mécanique testée.
[0053] Le procédé tel que décrit précédemment permet une amélioration de l’étude d’un endommagement lors d’une sollicitation mécanique sur une pièce. En effet, la mesure des déplacements par stéréo-corrélation d’images et le traitement qui s’en suit permet le suivi des déformations au cours de la sollicitation de la pièce et de pouvoir ainsi obtenir l’évolution de l’orientation que cet endommagement tend à suivre au cours de la sollicitation.
[0054] L’invention propose également dispositif D de mise en œuvre du procédé 100 tel que décrit dans ce qui précède. Le dispositif D comprenant des moyens C pour mesurer des déplacements de la pièce 10 mécanique par stéréo-corrélation d’images sur la zone déterminée et des moyens 20 pour mettre en œuvre par ordinateur au moins les étapes b) à f).
[0055] L’invention propose également un aéronef comportant au moins un dispositif D de mise en œuvre du procédé 100, tel que décrit précédemment. Le dispositif D est alors monté sur au moins une pièce à examiner dans l’aéronef. De la sorte, la santé matière et/ou les endommagements de la ou les pièces à examiner peuvent être examinées directement durant un vol de l’aéronef afin de détecter, dès le premier instant de leur apparition éventuelle, des déformations, fissurations et/ou endommagements et de prendre des décisions appropriées.

Claims

Revendications
[1] Procédé (100) de détermination d’un endommagement d’une pièce (10) mécanique soumise à une sollicitation mécanique, ledit procédé comportant les étapes suivantes : a) mesurer (102) des déplacements de ladite pièce (10) selon les différentes directions x, y et z de l’espace sur une zone déterminée de la pièce, par stéréo- corrélation d’images ; puis, les étapes suivantes étant mises en œuvre par ordinateur, b) calculer (104) des déformations de la pièce sur ladite zone déterminée, à partir des déplacements mesurés à l’étape a) ; c) représenter (106), dans un repère, une distribution des déformations définies selon la direction y (£yy) en fonction des déformations définies selon la direction x (EXX) ; d) déterminer (108) une aire de la distribution des déformations représentée à l’étape c) ; e) déterminer (110) une orientation préférentielle de la distribution des déformations représentée ; et f) comparer (112) l’aire de la distribution et/ou l’orientation préférentielle déterminées précédemment avec des éléments de référence pour déterminer si ladite pièce est endommagée.
[2] Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’aire de distribution est un polygone.
[3] Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications 1 ou, dans lequel, à l’étape d), la détermination de l’aire de distribution est réalisée en temps réel.
[4] Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel, à l’étape d), la détermination de l’aire de distribution est réalisée à des instants prédéfinis.
[5] Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel, à l’étape e), l’orientation préférentielle est déterminée à partir de déformations principales.
[6] Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel, à l’étape e), la détermination de l’orientation préférentielle de la distribution des déformations est réalisée par régression linéaire.
[7] Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel, à l’étape e), la détermination de l’orientation préférentielle de la distribution des déformations est réalisée par une méthode statistique.
[8] Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la pièce (10) mécanique est une pièce d’un aéronef, en particulier un carter de turbomachine et de préférence un carter d’une soufflante de turbomachine. [9] Dispositif (D) de mise en œuvre d’un procédé (100) selon l’une quelconques des revendications 1 à 8, comprenant :
- des moyens (C) pour mesurer des déplacements de la pièce (10) mécanique par stéréo-corrélation d’images sur ladite zone déterminée, et
- des moyens (20) pour mettre en œuvre par ordinateur au moins les étapes b) à f). [10] Aéronef comportant au moins un dispositif (D) selon la revendication 9.
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