Service Communautaire d'Information sur la Recherche et le Développement - CORDIS

FP7

SCOPE Résultat en bref

Project ID: 335948
Financé au titre de: FP7-JTI
Pays: Royaume-Uni

Les éléments composites deviennent intelligents

Les ingénieurs ont longtemps rêvé du jour où les matériaux composites installés dans la structure des avions pourraient auto-évaluer les contraintes qu'ils subissent et signaler ces informations critiques avant que la sécurité de la structure ne soit elle-même compromise. Les systèmes de surveillance de l'intégrité structurelle des aéronefs (SHM, pour structural health monitoring) qui réalisent ces tâches en feront bientôt une réalité.
Les éléments composites deviennent intelligents
La conception, les propriétés innovantes et la géométrie multidimensionnelle des éléments composites aéronautiques actuels, rend la détection des signes de fatigue ou des défauts cachés extrêmement compliquée. L'industrie aéronautique a ainsi très tôt reconnu la valeur intrinsèque de systèmes sophistiqués de surveillance SHM, ainsi que celle d'approches innovantes qui permettraient de les déployer sur de telles structures composites complexes.

Même si la technologie n'est pas tout à fait mature, la recherche et le développement dans ce domaine ont obtenu des résultats prometteurs - en partie, parce que la technologie déjà existante a été intégrée dans les systèmes SHM. Un exemple nous en est fourni avec les travaux réalisés dans le cadre du projet SCOPE (Self-sensing curved composite panel under operational load : methodology platform for prediction of damage event).

Les chercheurs ont développé plusieurs méthodes innovantes en s'appuyant sur les technologies existantes de capteurs. Ils ont plus spécifiquement adapté deux méthodologies différentes de détection active et passive en se basant sur la propagation des ondes élastiques et sur l'impédance électromécanique (IME). Les chercheurs ont en effet proposé d'utiliser la propagation guidée d'ondes ultrasoniques pour l'inspection de larges zones et l'impédance électromécanique pour l'identification de dommages localisés.

Avant la mise en place du projet SCOPE, un certain nombre de technologies SHM étaient déjà disponibles mais la plupart des recherches et des expérimentations avaient été réalisées sur des structures simples. Les partenaires du projet ont élargi ces méthodologies – développées initialement sur des panneaux composites plats – à l'étude des panneaux recourbés d'un fuselage Ces nouvelles méthodes de détection s'appuient sur la comparaison de l'état actuel d'une structure avec un état de référence sans dommage de la même structure.

L'estimation correcte des dommages provoqués par un impact par exemple, exige une information précise concernant sa localisation et son intensité ainsi que la connaissance des dommages théoriques qu'il est supposé générer. Pour obtenir la meilleure estimation possible, les chercheurs ont réalisé plus de cent scénarii d'impacts d'intensité et de localisation variables, afin de générer leurs méta-modèles. Ces méta modèles ont ensuite été mis en place pour la détection des dommages.

Par ailleurs, pour détecter correctement un dommage ou une lésion avant qu'il/elle ne devienne critique, les capteurs doivent être positionnés de manière extrêmement précise sur le panneau composite. Les chercheurs ont donc suivi une approche innovante basée sur la zone de couverture maximale afin de déterminer la configuration optimale des capteurs et réduire au maximum les zones blanches. Au cours de ce processus, le nombre de capteurs nécessaires doit rester faible pour obtenir la plus grande probabilité de détection de dommages.

La méthodologie des partenaires du projet SCOPE a été validée tant par données numériques que par des mesures expérimentales recueillies sur des échantillons témoins, des mono-longerons et des panneaux de fuselage incurvés. Ces résultats offrent une excellente plateforme pour la mise en place de tests supplémentaires. L'application de ces nouvelles méthodologies sur des éléments aéronautiques en conditions de charge réelle a maintenant commencé.

Informations connexes

Mots-clés

Avion, surveillance de l'intégrité structurelle, SCOPE, charge de fonctionnement, impédance électromécanique, panneaux composites
Numéro d'enregistrement: 183195 / Dernière mise à jour le: 2016-08-16
Domaine: Technologies industrielles