20/03/2012 - Séminaire doctorant - Rafik HARJRYA

Rafik Hajrya  nous présente ses travaux de thèse intitulés : "Contrôle Santé des Structures Composites Antennaires"

Résumé

L'industrie aéronautique utilise des matériaux toujours plus performants pour ses avions et systèmes spatiaux. Les aéronefs sont également munis de structures antennaires ou de fonctions radars, pour favoriser les télécommunications au sol ou par satellite.

Le but du projet "Matériaux et Structures Intelligentes pour l'Electromagnétisme" MSIE est de répondre aux demandes du secteur aéronautique, en évaluant le concept de nouveaux matériaux susceptibles de permettre la réalisation de structures antennaires conformées, compactes et reconfigurables. Cette adaptabilité suppose que la structure est capable de faire évoluer ces performances pour une nouvelle fonction (directivité, nouvelle direction d'observation) lorsqu'elles sont soumises à des sollicitations environnementales, comme les dilatations, déformations ou des dommages.

Ceci suppose donc que ces structures soient aussi munies de capteurs/actionneurs capables de réaliser un contrôle actif ou passif de ces performances. II sera alors bienvenue d'adjoindre à ces futures structures, une fonction de contrôle santé ou Structural Health Monitoring, de manière à pouvoir détecter d'éventuels endommagements (impactes, délaminages, ruptures de fibres, etc.) susceptibles de se produire en cours de vol ou par usure.

C'est dans le développement de cette dernière fonction que s'inscrit ce travail de thèse.

Le SHM constitue un véritable Graal, tant pour le fiabiliste que pour le financier. En suivant l'état de dégradation des structures à travers d'indicateurs, il permet d'espacer les actions de maintenance (en moyenne) tout en diminuant les risques de défaillance.

Les travaux de thèses présentées ici concernent le développement de méthodes SHM basées sur l’extraction des caractéristiques de fonctionnement par essais vibratoires. Cette approche peut être classée en trois catégories: à base de traitement du signal, de modèle ou d'analyse multivariee. Nous nous sommes intéressés à l'étude de méthodes de détections basées sur le traitement du signal et sur l’analyse multivariée.

Les méthodes de détection à base de traitement du signal reposent sur l'analyse des signaux de mesures d'une manière individuelle. L'analyse multivariee (ou séparation aveugle de sources) quant à elle permet d'étudier les mesures simultanément, et cela, en les concaténant dans une matrice de données.

Le but est alors est de révéler des variables latentes de cette matrice. Parmi les approches développées, celles utilisant l'analyse en composante principale (ACP) et l’analyse en composante indépendante (ACI). Ces approches sont utilisées pour extraire les directions principales (ou des composantes indépendantes) permettant de définir des sous-espaces représentatifs du comportement dynamique de la structure. Elle ne nécessite pas la connaissance ou l’identification d'un modèle mathématique (système d'état discret ou EF) de la structure. Un changement dans la réponse des capteurs affecte ce sous-espace et donc par comparaison entre les sous-espaces obtenus pour la structure saine et la structure actuelle, d'éventuels dommages peuvent être détectés. Nous avons aussi proposé des bornes robustes tenant compte des bruits de mesures pour fiabiliser la décision : moins de fausses alarmes et de non-détection.

Ces approches ont été validées expérimentalement sur différentes structures composites antennaires, munies d'un réseau de capteurs et actionneurs piézoélectriques.

Mots clés : Matériau composite antennaire, résidu indicateur d’endommagement, technologie piézoélectrique, séparation aveugle de sources, sous-espace.