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Utilisation de méthodes CND (US et EA) pour le contrôle de structures

Utilisation de méthodes CND (US et EA) pour le contrôle de structures

De plus en plus souvent, et quel que soit le secteur industriel, le recours à l’utilisation de méthodes de Contrôle Non Destructif (CND) est devenu aujourd’hui indispensable. Ces techniques permettent en amont de valider la pièce réalisée, de suivre sa santé matière une fois en service (surveillance des risques de délaminages, fissures,…), et enfin en aval d’anticiper le remplacement de cette dernière. La variété et la flexibilité des techniques de contrôles non destructifs leur permettent d’être utilisées dans de nombreux domaines et conditions. Deux d’entre elles ont connu un essor important ces dernières années et font l’objet de nombreuses études au sein de notre laboratoire : le contrôle par ultrasons (US, figure 1) et l’émission acoustique (EA, figure 2).

Plusieurs aspects sont développés dans nos activités de recherche :

  • L’utilisation des méthodes CND pour le contrôle de structures ou de pièces industrielles ;
  • L’optimisation des stratégies d’auscultation.

PRINCIPE ET APPLICATIONS DES TECHNIQUES CND

Le contrôle par ultrasons est basé sur l’émission et la réception d’ondes ultrasonores. L’émetteur et le récepteur sont situés dans le même boitier appelé sonde, traducteur ou palpeur. L’émetteur envoie un train d’ondes qui va se réfléchir sur l’objet à ausculter et ensuite revenir à la source. Le temps mis pour parcourir un aller-retour permet de déterminer la distance de l’objet par rapport à la source. La présence de défauts internes aux pièces à ausculter perturbe la transmission des ondes dans la pièce en renvoyant un echo (figure 3). Ce matériel permet le contrôle post-endommagement de pièces volumiques.

L’émission acoustique est une technique récente qui connait un véritable engouement notamment grâce au développement de l’informatique. Ses principaux atouts sont sa capacité à détecter, à distance et en temps réel, des défauts évolutifs. En effet, lors de l’endommagement de pièces ou de structures, une énergie est libérée et se propage dans le matériau. Une instrumentation de la structure par des capteurs piézoélectriques permet de détecter ces ondes ainsi que de localiser leur origine (figure 4). Une émission acoustique peut être caractérisée par 15 paramètres temporels et fréquentiels (figure 5) ce qui permet de différencier les mécanismes d’endommagement.

Collaborations et publications

Projet FUI "FUSCOMP"

La finalité du projet FUSCOMP (FUSelage COMPosite) concerne la fabrication d’un démonstrateur de fuselage en composite. Projet de recherche de grande ampleur mené par DAHER-SOCATA, FUSCOMP regroupe des partenaires industriels (SICOMIN, AEROVAC), des centres de recherche (LGP, ICA) et des organismes de formation (IUT, ENIT et Lycée Jean Dupuy). L’étude de la possibilité de fabriquer par infusion des structures primaires en composite est l’objectif majeur du projet.

L’IUT de Tarbes a la charge des contrôles US des pièces élémentaires, des sous-ensembles et du fuselage complet. L’Emission Acoustique est finalement utilisée pour les tests de pressurisation.

Partenariats Industriels

  • Boostec Industries : Recherche de paramètres optimisés pour le contrôle de pièces industrielles en céramique : Carbure de Silicium. Controle par US de la zone brasée d’un assemblage plan (localisation des manques figure 6, obturations figure 7).
  • Projet Epicéa "Compo-Usinage" : Recherche de paramètres optimisés pour le contrôle de pièces industrielles en Carbone. Vérification de la non-dégradation des pièces après usinage (détourage, perçage).

Participation à des thèses

  • Adrien PERRET, "Modélisation FEM d’un fuselage d’avion d’affaires fabriqué par infusion", thèse financée par DAHER-SOCATA (démarrée en Sept 2007) : Utilisation des CND (US) pour le contrôle de l’endommagement après essai de compression sur éprouvette composite.
  • Elodie PERONNET, "Test en pressurisation d’un fuselage en composite avec conception d’un système de mesure sans contact appliqué au test", thèse financée par DAHER-SOCATA (démarrée en Oct 2008) : étude de l’optimisation des techniques d’auscultation par ultrason.
  • Christian GARNIER, "Etude des composites endommagés" thèse financée par DAHER : Contrôle de l’endommagement de pièces composites impactées par US.

Valorisation

  • "Characterization and comparison of defects detection limits of three ultrasonic non destructive methods", E. PERONET, F. EYMA, H. WELEMANE and C. PESCAY.
  • "Caractérisation et comparaison des limites de détection de techniques de contrôle non destructif : méthodes ultrasonores et méthodes optiques", E. PERONNET, F. EYMA, M-L PASTOR, H. WELEMANE.
  • "Comparison of two Nondestructive Tests in Carbon/Epoxy Composites", M.L. PASTOR, C. PESCAY and C. GARNIER.

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