Étude de l'endommagement de matériaux composites par tomographie X et émission acoustique PDF Download
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Author: Vincent Carmona Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 137
Book Description
Nos travaux s'intéressent à l'évolution de l'endommagement de matériaux composites. Cette évolution est mesurée à l'aide de deux techniques : l'émission acoustique et la tomographie aux rayons X. L'originalité de nos travaux réside dans le couplage de ces deux techniques et dans l'utilisation d'une procédure rapide d'acquisition d'images. La procédure d'acquisition rapide des images de tomographie permet la réalisation d'un essai de traction continu. La rapidité de l'acquisition permet aussi de multiplier le nombre d'états de déformation observés, ce qui améliore la description faite des différentes étapes de l'endommagement (amorçage, croissance et coalescence). La visualisation de l'endommagement facilite l'interprétation de l'émission acoustique enregistrée au cours d'un essai mécanique. Par rapport à des techniques classiques telles que la micrographie optique, la tomographie X peut apporter une observation tridimensionnelle et in-situ de l'endommagement. Au cours de nos travaux, nous avons confronté, notamment de manière quantitative, les mesures obtenues par chacune des techniques. Des corrélations ont ainsi pu être établies entre différents paramètres tels que l'activité acoustique et le nombre de sites d'endommagement, l'énergie de l'émission acoustique et l'aire de fissuration.
Author: Vincent Carmona Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 137
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Nos travaux s'intéressent à l'évolution de l'endommagement de matériaux composites. Cette évolution est mesurée à l'aide de deux techniques : l'émission acoustique et la tomographie aux rayons X. L'originalité de nos travaux réside dans le couplage de ces deux techniques et dans l'utilisation d'une procédure rapide d'acquisition d'images. La procédure d'acquisition rapide des images de tomographie permet la réalisation d'un essai de traction continu. La rapidité de l'acquisition permet aussi de multiplier le nombre d'états de déformation observés, ce qui améliore la description faite des différentes étapes de l'endommagement (amorçage, croissance et coalescence). La visualisation de l'endommagement facilite l'interprétation de l'émission acoustique enregistrée au cours d'un essai mécanique. Par rapport à des techniques classiques telles que la micrographie optique, la tomographie X peut apporter une observation tridimensionnelle et in-situ de l'endommagement. Au cours de nos travaux, nous avons confronté, notamment de manière quantitative, les mesures obtenues par chacune des techniques. Des corrélations ont ainsi pu être établies entre différents paramètres tels que l'activité acoustique et le nombre de sites d'endommagement, l'énergie de l'émission acoustique et l'aire de fissuration.
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Au cours de ces dernières années, une approche systémique des materiaux est apparue avec, non seulement, la recherche d'indices de performances mais également la notion importante de durabilité. Il est bien évident qu'il n'existe aucune structure, aucun système qui fonctionne sans être affecté d'un certain taux d'endommagement. Alors, le problème qui se pose est celui de l'identification et de la quantification du dommage associé à la définition d'un coefficient de sécurité qui conduit à déterminer la durabilité de la structure ou du système concerné. Cette réflexion s'inscrit dans une démarche d'écoconception dans laquelle la notion de durabilité est un facteur de productivité. En réalité, il faut anticiper pour ne pas subir de situations scientifiquement, techniquement et économiquement non rentables. L'orientation de travaux de recherches consiste, à partir de divers protocoles expérimentaux, à réaliser l'identification du comportement mécanique d'un matériau avec ou sans revêtement sous sollicitations mécaniques et/ou contraintes environnementales complexes. La finalité de ces recherches s'articule autour du choix de matériaux ou multimatériaux pour la conception de structures en relation avec leurs procédés de mise en œuvre et se poursuit par la mise en évidence des phénomènes d'endommagement intervenant selon les différents cas de figures dans le but d'étudier ces processus de dégradation. Par comportement, il est entendu aussi bien le comportement mécanique d'un volume que celui d'un revêtement. La notion de durabilité est plus complexe. Elle peut évoquer un endommagement physique sous sollicitations mécaniques comme un vieillissement (effet d'un rayonnement, de la température, d'une oxydation ou corrosion, etc.). Par ailleurs, le contrôle non destructif par Emission Acoustique des matériaux s'inscrit pleinement dans mes recherches. L'avantage essentiel de cette technique est de donner une information en temps réel sur l'endommagement au cours d'une sollicitation mécanique, thermique, etc. Elle est, sans doute, l'une des techniques la mieux adaptée pour surveiller et étudier la cinétique de l'endommagement dans les matériaux et les structures. La méthode de contrôle par émission acoustique des matériaux et des structures s'appuie sur une grande connaissance des matériaux et sur l'expérience en émission acoustique acquise à travers les recherches menées en laboratoire et en partenariat avec des équipes de recherches du milieu industriel.
Author: Nathalie Godin Publisher: ISTE Group ISBN: 1784054348 Category : Acoustic emission Languages : fr Pages : 191
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L’un des enjeux en contrôle de santé des structures est la détection précoce de l’endommagement avant que ce dernier ne conduise à la ruine. Dans ce contexte, l’émission acoustique est une technique bien adaptée afin de suivre, en temps réel, l’état de santé d’une structure ou des matériaux qui la constituent. En effet, les mécanismes d’endommagement s’accompagnent de libération d’énergie sous forme d’ondes acoustiques. Des capteurs disposés à la surface de structures ou d’éprouvettes de laboratoire permettent d’enregistrer les signaux d’EA. Cet ouvrage est dédié à l’identification de la signature acoustique des différents mécanismes d’endommagement se produisant dans les matériaux composites à matrice organique, mais aussi dans les matériaux composites à matrice céramique. Les apports de cette approche sont présentés, ainsi que les principales difficultés et les limites. Aussi, la prévision de la durée de vie à l’aide de l’EA pour des essais de longues durées est discutée.
Author: M.. Bethmont Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages :
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Possibilités d'application de la technique de l'émission acoustique dans le but d'un contrôle d'une structure en polyester renforcée de fibres de verre. Analyse des phénomènes d'émission acoustique au cours de l'endommagement et particulièrement de la fissuration entre les couches de renfort.
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L'OBJET DE CE TRAVAIL EST LA CARACTERISATION DES MECANISMES DE RUPTURE DANS LES MATERIAUX COMPOSITES A L'AIDE DE L'AMPLITUDE DES SIGNAUX D'EMISSION ACOUSTIQUE. LES COMPOSITES ETUDIES SONT DE TROIS TYPES: DES COMPOSITES MOULES PAR COMPRESSION (S.M.C.), DES COMPOSITES MOULES PAR INJECTION ET DES COMPOSITES A FIBRES CONTINUES DE CARBONE. DES DISTRIBUTIONS DISCONTINUES, DES DISTRIBUTIONS CONTINUES ET DES DISTRIBUTIONS INTERMEDIAIRES ONT ETE OBSERVEES. LES DISTRIBUTIONS DISCONTINUES SONT ASSOCIEES AU DEVELOPPEMENT DE MECANISMES DE RUPTURE ELEMENTAIRES DANS LES COMPOSITES. PAR CONTRE, LES DISTRIBUTIONS CONTINUES SONT CARACTERISTIQUES DE DEVELOPPEMENT DE MODES DE RUPTURE COMPLEXES. LES RESULTATS OBTENUS, ASSOCIES A CEUX DE LA LITTERATURE, MONTRENT QUE L'AMPLITUDE DES SIGNAUX DEPEND DE L'ENERGIE LIBEREE, MAIS EGALEMENT DES CARACTERISTIQUES DYNAMIQUES DU PROCESSUS DE RUPTURE. UNE THEORIE SIMPLIFIEE MONTRE QUE LES EVENEMENTS NE SONT DETECTES, QUE SI LA DUREE DES DISCONTINUITES CREEES EST ADAPTEE AUX CARACTERISTIQUES DU CAPTEUR. MISE EN EVIDENCE DE L'EXISTENCE DE MECANISMES, PLUS OU MOINS COMPLEXES, FAISANT INTERVENIR EN CASCADE LES PROCESSUS ELEMENTAIRES DE RUPTURE: RUPTURE TRANSVERSE DE LA MATRICE, RUPTURE LONGITUDINALE DE LA MATRICE, DELAMINAGE, RUPTURE DE FIBRE, ... IL EST ALORS PLUS APPROPRIE DE PARLER DE MECANISMES CONTROLEES OU NON PAR LES RUPTURES DE FIBRES. ENFIN, L'EVOLUTION DES DISTRIBUTIONS D'AMPLITUDES AU COURS D'UN ESSAI DE FLEXION, PERMET D'EVALUER LA TRANSITION ENTRE LES PHENOMENES DE MICROFISSURATION ET DE PROPAGATION DE L'ENDOMMAGEMENT.
Author: Anne Marec Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 120
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La caractérisation de l’endommagement de matériaux composites verre/époxy et verre/polyester est étudiée in situ par émission acoustique (AE). Une méthode d’analyse statistique multivariable non supervisée (coalescence floue) associée à une analyse en composantes principales sont utilisées afin de classifier les signaux enregistrés par EA. L’analyse des classes obtenues permet de les corréler aux mécanismes d’endommagement susceptibles de se produire dans les matériaux étudiés, de suivre l’évolution des différents modes d’endommagement au cours des essais et de détecter les mécanismes les plus critiques menant à la rupture des matériaux. L’étude est d’abord validée sur des composites modèles tels que des composites unidirectionnels puis elle est appliquée `a des matériaux plus complexes tels que des plis croisés, des sheet molding compound (SMC) et des bétons polymères soumis à différentes sollicitations mécaniques (traction, fluage, flexion trois points). Les signaux d’EA générés par des matériaux hétérogènes ne sont pas stationnaires. Ainsi, les transformées en ondelettes continues et discrètes sont appliquées sur des signaux typiques d’EA représentatifs de trois modes d’endommagement (microfissuration matricielle, décohésion, rupture de fibre). De nouveaux descripteurs temps-échelle sont définis à partir de ces transformées et sont introduits dans la méthode de classification. Appliqués à des matériaux plus complexes sollicités mécaniquement, ils permettent d’obtenir une meilleure identification de leurs mécanismes d’endommagement qu’avec l’utilisation de descripteurs temporels. Enfin, une étude par acoustique non-linéaire en résonance de matériaux composites SMC graduellement endommagés est menée. Les essais de dynamique lente montrent une grande sensibilité à la présence et à l’évolution de l’endommagement. La classification à partir des signaux d’EA permet de connaître la contribution des différents mécanismes d’endommagement au comportement non-linéaire en dynamique lente lors du processus d’endommagement du matériau.
Author: Philippe Fosso Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 136
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La première partie de l'étude a consisté à équiper un scanner ND8000 de machines d'essais mécaniques permettant de procéder à des observations in-situ de l'endommagement. Pour ce faire, des micro-machines de traction, de compression, et de délaminage mode I ont été conçues et construites. Elles fonctionnent à l'intérieur de l'orifice du scanner et sont capables d'appliquer des sollicitations monotones. Leur fonctionnement est compatible avec celui du scanner. Ainsi leur influence sur l'atténuation aux rayons X qui permettent de caractériser les matériaux étudiés est très faible. La seconde partie de l'étude a consisté à étudier l'influence de l'état de contraintes mécaniques sur l'endommagement des élastomères et des matériaux composites à fibre de verre et matrice organique. cette étude est traduite par une analyse des modifications de structure, de la création du dommage, de sa composition et de son évolution au cours des différentes phases du chargement mécanique, à travers l'analyse des profils d'atténuation acquis a ces différentes phases et par la technique d'analyse d'images. Ces deux points constituent l'originalité de ce travail. Une étude comparative de l'état d'endommagement en mesures in-situ, sous contrainte et hors contraintes, est menée et permet de mettre en évidence l'influence de l'état de contraintes mécaniques sur la composition de la zone endommagée et sur la densité tomographique, qui est lie à la microstructure de la zone endommagée. Pour compléter et approfondir les analyses, des études sont menées avec les techniques de contrôle non destructifs telles que la radiographie classique, la transparence, la micrographie et la fractographie. L’utilisation conjointe de la tomographie, de la radiographie et de la transparence permettent de montrer que la zone endommagée en compression a une forme elliptique tridimensionnelle qui est conservée pendant les différentes phases d'évolution de l'état de contrainte mécanique. Ce caractère tridimensionnel de la zone endommagée impose l'utilisation d'une expression du taux de restitution d'énergie par unité de volume endommagée et non celle du taux de restitution pour décrire le comportement du composite. La forme du front de délaminage dans les matériaux composites verre/époxy est parabolique. La taille et la forme de la parabole sont fonction du niveau de chargement et du matériau. Les résultats obtenus sont confrontes a un modèle analytique trouve dans la littérature.
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Proposé dans le cadre d'une triple collaboration entre le Centre de Recherche en Science et Technologie de l'Information et de la Communication (CReSTIC) de l'Université de Reims Champagne-Ardenne (URCA), le Laboratoire d'Ingénierie et Sciences des Matériaux (LISM) de l'Université de Reims Champagne-Ardenne (URCA) et le Laboratoire Electronique et Télécommunication (LET) de l'Université Mohammed 1er, ce projet a pour objectif d'associer les compétences de ces laboratoires, le traitement du signal pour le CReSTIC et le LET et la caractérisation de l'endommagement des agro matériaux composites pour le LISM. Le travail de cette thèse consiste à développer une méthode de Contrôle Non Destructif CND) par Emissions Acoustiques (EA). En effet, durant le processus de dégradation des matériaux composites (sollicitations mécaniques, vieillissement), plusieurs mécanismes d'endommagement à l'échelle microscopique peuvent intervenir selon la nature du composite et de ses constituants (fibres et résine). L'EA permet d'analyser et d'identifier plus en détails ces mécanismes d'endommagement, à l'aide d'une classification. Cette méthode de classification sera basée sur l'utilisation de méthodes à noyaux (typiquement séparateur à vastes marges) dans le domaine temps-fréquence. Il s'agira de déterminer un (ou des) noyau(x) adapté(s) au problème posé, basé sur une mesure de similarité entre les signaux. Ce travail permettra ainsi d'analyser et classifier les mécanismes d'endommagement sans emploi de descripteurs. Cette nouvelle méthode de CND par EA permettra de fournir des informations pertinentes et de vérifier efficacement la fiabilité et l'état de santé en temps réel de structures en service, sans perturber l'exploitation tout en réduisant les coûts de maintenance.
Author: Vincent Carmona
Author: Vincent Carmona
Author: Salim Benmedakhene
Author: Nathalie Godin
Author: Ibrahima Ndiaye
Author: M.. Bethmont
Author: Bruno Testard
Author: JAMALEDDINE.. RHAZI
Author: Anne Marec
Author: Philippe Fosso
Author: Youssef Ech-Choudany