Surveillance en continu des structures en composite

La possibilité d’utiliser des capteurs à fibre optique à réseaux de Bragg comme technique de suivi des structures en composite fait l'objet d'une étude chez Sirris. Des résultats intéressants ont été engrangés.

Les fibres optiques à réseaux de Bragg permettent le contrôle en temps réel des contraintes dans les structures en composite (avion, aérospatial, voiture, bateau, bâtiment, pont, pipeline…). Les fibres optiques sont reliées à un système d’acquisition de données permettant de suivre en continu l’évolution des contraintes par les modifications des signaux lumineux en sortie, modifications dues aux déformations subies par les réseaux de Bragg.

Les résultats de mesure permettent de déduire l’état d’endommagement de la structure, de déterminer sa durée de vie et de déterminer la fréquence optimale des maintenances. Ils peuvent également être exploités afin d’optimiser le design du produit.

Par rapport aux méthodes conventionnelles (strain gauges), un avantage important des capteurs par fibre optique est qu’il est possible d’instrumenter plusieurs zones avec une seule fibre, d’où un gain significatif en connectique embarquée. 

L'opération qui consiste à noyer les fibres dans le composite et surtout à les relier avec le système d’acquisition est toutefois assez délicate. Sirris a développé des solutions pour ce faire dans le cadre du projet européen Mediatic (Feder) coordonné par Multitel. 

Dans une première partie du projet, Sirris avait développé un connecteur spécifique très mince qui peut être noyé dans la matière avec une surépaisseur réduite. Il permet de connecter facilement la fibre optique interne avec une fibre externe reliée au système d'acquisition de données via la tranche du composite sans risque lors de l'opération de détourage des pièces. 

Sirris a ensuite réalisé des simulations numériques en vue de mieux appréhender les résultats obtenus sur des éprouvettes instrumentées avec les capteurs FBG particuliers. 

L'étude de pré-industrialisation du concept de connectique se poursuit avec la mise au point de l'injection de composants et l'assemblage des demi-coques à noyer dans le matériau. Cet assemblage doit être précis, propre et étanche. 

Le capteur est ensuite mis en place dans le composite mis en œuvre par drapage et cuisson en autoclave.

Dans certains cas, la surveillance par fibre optique est intéressante mais il n'est pas possible - plaque métallique par exemple -, ou pas opportun - contrôle ponctuel, temporaire de noyer la fibre optique dans le matériau. 

L'idée est alors de développer des patchs de mesure qu'il serait possible de coller et décoller sur n'importe quelle surface selon les besoins. Sirris a entrepris de définir le concept et de déterminer les paramètres optimaux via une approche théorique basée sur les plans d’expériences.

Tags: