La détection des dommages sur les composites aéronautiques se rapproche de la perfection
En collaboration avec une société leader mondial dans la conception, la certification, la fabrication et la maintenance de structures composites aérospatiales, trois chercheurs en début de carrière soutenus par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie ont développé une recherche innovante axée sur la modélisation des dommages, l’interaction onde-dommage et le contrôle de santé intégré (CSI). Le projet SAFE-FLY, financé par l’UE, a permis de développer une méthodologie fiable et modernisée d’inspection en ligne de la robustesse structurelle des structures aéronautiques modernes.
Rapprocher les universités d’ingénierie et l’industrie aérospatiale
La formation actuelle des chercheurs dans l’industrie aérospatiale se déroule à un niveau individuel, les sociétés ayant leurs propres programmes de formation des diplômés. SAFE-FLY a profité de l’effort des réseaux européens innovants de formation pour mettre en place un partenariat public-privé axé sur la formation de la prochaine génération de chercheurs avec une expérience multisectorielle des technologies aérospatiales. Les collaborations de recherche qui ont été développées par le biais de cours de courte durée et de conférences ont offert à chaque participant la possibilité d’être confronté au champ plus large de l’ingénierie scientifique. Le programme portait sur le développement technique, le travail en équipe, les compétences professionnelles et la vulgarisation scientifique. Ses principaux points forts ont été la participation à des modules d’enseignement d’un semestre, la participation à des événements de cours de courte durée en réseau, ainsi que des détachements industriels prolongés et intenses. «SAFE-FLY a contribué à la mise en place de l’Espace européen de la recherche, notamment dans le cadre du regrettable mouvement du Brexit, avec la création d’un pôle de formation pour les futurs chercheurs en technologie aérospatiale», explique Dimitrios Chronopoulos, coordinateur du projet.
De nouvelles solutions à des problèmes complexes et récurrents
L’un des principaux objectifs de SAFE-FLY était la mise au point d’une procédure fiable de modélisation des dommages permettant de rendre compte avec précision des diverses défaillances des fibres et de la matrice dans les composites. Cet objectif a été atteint grâce à un modèle de champ de phase cohésif anisotrope proposé pour capturer les modes de défaillance intra-laminaires complexes dans les composites à couches minces. Après des validations exhaustives effectuées par le biais d’expériences sur des stratifiés composites unidirectionnels et renforcés par du tissu, ce modèle s’est avéré efficace pour prédire avec précision les ruptures intra-laminaires, même pour des couches présentant des orientations de fibres arbitraires lorsqu’elles sont soumises à des conditions de chargement en mode mixte. Un autre objectif majeur consistait à réaliser des simulations rapides de modélisation de l’endommagement des composites avec des coûts de calcul minimaux. SAFE-FLY a remplacé le modèle de simulation physique, coûteux en calcul, par un modèle de substitution plus rapide et plus efficace basé sur un réseau neuronal artificiel. En outre, l’équipe de recherche a réussi à simuler des scénarios de dommages complexes dans diverses conditions de chargement.
Des résultats cruciaux pour les stratégies de décision et les politiques de maintenance futures
Le problème inverse bayésien, la théorie de l’information et la logique floue ont été les principaux éléments méthodologiques utilisés pour gérer les incertitudes globales à chaque étape du CSI des structures aérospatiales par ondes ultrasoniques guidées. Des campagnes expérimentales ont été menées pour valider partiellement les cadres proposés en utilisant un système de CSI de pointe nommé PAMELA au cours des détachements industriels à l’Aernnova Engineering S.A. le bénéficiaire industriel du projet. Le module de quantification des dommages qui a été développé contribuera à une planification efficace de la maintenance des composants aérospatiaux européens, ce qui entraînera une réduction des coûts associés. «Cet impact profitera bientôt aux exploitants d’aéronefs, ainsi qu’aux passagers du monde entier, en réduisant potentiellement les dépenses liées aux voyages», conclut Dimitrios Chronopoulos.
Mots‑clés
SAFE-FLY, aérospatiale, dommages, recherche, formation, modélisation des dommages, CSI, structures composites, contrôle de santé intégré
