Contrôle de santé des structures (Équipe TRUST)

Contrôle de santé des structures (Équipe TRUST)


 

Les activités de cet axe de recherche se scindent en deux parties : mesures de propriétés physico-mécaniques in-situ et développement de nouveaux capteurs.

La première partie se situe en amont des activités de l’axe “Modélisation probabiliste de la dégradation, calcul de fiabilité et optimisation de la maintenance en contexte incertain” et se fait en concertation avec celui-ci. Il s’agit d’acquérir des données pertinentes tenant compte de la faisabilité sur le terrain, des soucis économiques et techniques. Les chantiers instrumentés sont des points phares du développement socio-économique de la région : énergies renouvelables, installation portuaires…

Dans la seconde partie il s’agit du développement de nouveaux capteurs, principalement avec des technologies de fibres optiques (réseaux de Bragg, interféromètres de Fabry-Perot,…). La mixité de l’équipe (2 opticiens et 3 mécaniciens) permet une approche novatrice.

 

Résultats scientifiques marquants

 

Brevet «Sentinel », extension européenne, Chine, Japon, USA.

Il s’agit d’un capteur permettant la mesure du tenseur des déformations 3D au sein de la matière, à notre connaissance le premier au monde. Il est basé sur une sphère et 6 fibres à réseaux de Bragg. Cette géométrie particulière permet, grâce au théorème d’Eshelby, un champ de contrainte homogène dans la sphère et un fonctionnement optimal de capteurs qui sont des fibres à réseaux de Bragg. Ce dispositif est en phase de développement pré-industriel.

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Instrumentation du socle d'une éolienne à St Hilaire de Chaléons, IFSTTAR

Il s’agit d’un projet mené en collaboration avec l’IFSTTAR et financé par l’Institut Ligérien de Recherche en Génie Civil et Construction (LiRGeC). En octobre 2015, le socle de l’éolienne a été équipé de fibres optiques servant de capteurs continus de déformation, d’extensomètres à fibres optiques, d’accéléromètres et de thermocouples. Un capteur sentinel a également été placé dans la virole selon l’axe des vents dominants pour mesurer les déformations dans cette partie sensible de la structure. Tous les capteurs répondent après coulage du béton.

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Corrélation d'images virtuelles

Cette méthode est proche de la méthode de mesure de champ par corrélation d’images, largement étudiée dans divers laboratoires français. Il s’agit ici de mesurer la forme d’un contour ou d’une silhouette à l’aide d’une image numérique. La précision obtenue est généralement meilleure que le pixel. Le logiciel “Funambule”, développé par l’équipe, est utilisé par plusieurs laboratoires français (FAST, Orsay, Prisme, Orléans…).

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Mesure de la masse d’un athlète via la mesure de la déformée de la barre par corrélation d’image virtuelle

Capteurs à fibre optique innovants
  • Mesure simultanée des déformations axiales et radiales au sein des matériaux.

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L’architecture proposée repose sur la juxtaposition d’un réseau de Bragg et d’un réseau longue période. La mesure des décalages des pics liés aux deux réseaux permet de déterminer la déformation axiale et la déformation radiale du capteur avec une résolution de l’ordre de 1ue.

  • Capteur de courbure

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L’étude de l’influence des courbures sur les modes guidés, nous a amené à déposer un brevet sur un capteur de courbures basé sur des réseaux d’indice.

 

Projets en cours

 

  • Paris Scientifique MatSyMat, « MATériaux et SYmétries MATérielles ».
    Soutenu par la région, labellisé par le pôle de compétitivité EMC2  (http://www.pole-emc2.fr/les-projet-emc2/matsymat.html), (2012-2016). Il s’agit d’un projet régional qui inclue 5 laboratoires dont un de mathématiques. L’enjeu est d’évaluer l’apport des théorèmes de représentation sur les tenseurs d’élasticité en mécanique. Pour cet axe, il s’agit de réaliser des mesures du tenseur d’élasticité anisotrope par méthode de corrélation d’images dans laquelle les champs sont issus des invariants de tenseurs. Le matériau testé sera une toile de structure gonflable (voir axe Structures membranaires)
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Cellule élémentaire d’un treillis élastiquement isotrope (de manière non triviale) lorsque kb = 0.8042, kc = 2.9497 and Jb = 10.785, Jc = 8.3540.

 

  • H2020 VoSHM – TU1402, « Quantifying the value of structural health monitoring, ».
    Funded by COST actions program (2014-2018)

Personnels impliqués

Permanents:

– FRANCOIS Marc – Professeur des Universités
– LECIEUX Yann – Maître de Conférences
– LEDUC Dominique – Maître de Conférences HDR
– LUPI Cyril – Maître de Conférences
– SCHOEFS Franck – Professeur des Universités

Doctorants

– GUYARD Romain. Thèse “Capteur à fibre optique pour la mesure de déformation au sein des matériaux” Encadrement Cyril Lupi, Yann Lecieux et Dominique Leduc.
– LETIAN Chen. Thèse “Apports des théorèmes de représentation tensorielle en Mécanique” en relation avec le projet MatSyMat. Encadrement M. François et M. Coret (ECN).

Technicien

– ROCHE Michel

 

 

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