Essais & Simulations n°126

mesures Figure 4 :

mesures Figure 4 : Corrélation de l’avance transversale d’une fissure à 20 cm de l’extrême encastre, où [A] est la profondeur, [B] la longueur et [C] la largeur • le premier 2D simulant une poutre d’Euler-Bernoulli en flexion plane simple à 2 degrés de liberté par nœuds (avec le logiciel Matlab) permettra de connaître les changements des propriétés dynamiques de la structure pour un niveau de dommage et une position donnés ; vALIdATION numérique Une fois la bibliothèque créée à partir des dommages choisis, il est possible de valider la méthode avec des exemples numériques et après un exemple avec une poutre expérimentale endommagée. En ce cas, on fera la simulation d’un dommage sur les modèles 2D et 3D respectivement, l’endroit de ce dommage est placé à c de l’extrême encastré. Pour le modèle 2D, on a fait une réduction du Module d’Young de 22 % et pour le modèle 3D on a fait un trou de diamètre 10 mm. À partir des réponses fréquentielles simulées de la structure avec le dommage, une recherche dans la « Bibliothèque des dommages » développée précédemment avec la fonction “find” du logiciel Matlab a permis de trouver la position, le niveau, la géométrie et la taille du dommage en moins d’une seconde. vALIdATION expérIMENTALE Pour valider expérimentalement l’approche utilisée, une analyse modale d’une poutre métallique en acier SAE 1010 de longueur 1 m et de section rectangulaire 25,8 × 5,3 mm 2 est utilisée dans Figure 5 : À gauche, poutre avec les capteurs ; à droite, système d’acquisition de données vibratoire et logiciel Pulse B&K son état de référence, dit « état sain » afin d’obtenir les réponses fréquentielles qui serviront au recalage des modèles numériques 2D et 3D et donc de la bibliothèque de dommage. Comme illustré, la poutre est instrumentée avec neuf capteurs accélérométriques placés régulièrement « Brüel & Kjaer », ainsi il sera aisé d’obtenir les déformes modales de la poutre. Ensuite, afin de créer un dommage, une fissure droite à 35 cm de l’extrémité encastrée de la poutre est réalisée comme illustré sur la figure ci-dessous : À partir de cet état jugé inconnu (ou modifié), une nouvelle analyse modale est réalisée afin d’obtenir les propriétés dynamiques de la poutre à partir de ces réponses vibratoires, comme les fréquences propres et les déformées modales, en utilisant neuf capteurs accélérométriques placés régulièrement sur la poutre. Les données vibratoires sont enregistrées à l’aide du frontal d’acquisition de données et du logiciel PULSE de B&K. Ces données ont permis de calculer des indicateurs permettant de voir que le dommage est placé entre 25 cm et 45 cm de l’extrême encastrée de la poutre. Ce premier résultat est une bonne approximation initiale du dommage, mais pour déterminer précisément sa position, son niveau de réduction du Module d’Young, sa géométrie et sa Figure 6 : Dommage sur la poutre expérimentale 36 IESSAIS & SIMULATIONS • N° 126 • octobre-novembre 2016

mesures Figure 7 : Résultats obtenus par la Bibliothèque pour ce dommage expérimental taille, il suffit d’utiliser la Bibliothèque développée précédemment avec une tolérance liée aux incertitudes de mesures. Ainsi, différents scénarios de dommage ont été étudiés ainsi que de nombreux indicateurs basés sur les propriétés dynamiques des structures. La méthodologie adoptée a permis de corréler la géométrie du dommage au niveau de réduction de la rigidité par la comparaison des modèles 2D/3D. Cela a permis d’estimer le niveau du dommage correspondant à la modification structurelle de la structure. ● Roger Serra, Guillaume Gautier, Lautaro Lopez Insa Centre Val de Loire (Laboratoire de mécanique et rhéologie) 3, rue de la Chocolaterie, 41 000 Blois, France roger.serra@insa-cvl.fr Références 1. Doebling, S. W., Farrar, C. R., and Prime, M. B. A Summary Review of Vibration‐Based Damage Identification Methods, The Shock and Vibration Digest, 30(2), 91‐105, 1998. 2. Worden, K., and Dulieu‐Barton, J. M. An Overview of Intelligent Fault Detection in Systems and Structures, Structural Health Monitoring, 3(1), 85‐98, 2004. 3. Serra, R., and gautier, g. Detection and localization study for different damages scenarios applied to a beam, Proceedings of the 22th International Congress on Sound and Vibration, Florence, Italy 12‐16 July, 2015. 4. Serra, R., Lopez L. and gautier, g. Tentative of damage estimation for different damage scenarios on cantilever beam using numerical library, Proceedings of the 23th International Congress on Sound and Vibration, Athens, greece 10‐14 July, 2016. Capteurs Accéléromètres, marteaux de choc, microphones, tachymètres, vibromètres laser Sonomètres 1/3 octave, temps de réverbération, FFT, homologué LNE Vibromètres Monovoie, multivoies, analyseurs Systèmes de mesures Analyseurs portatifs, sur PC, sans fil, Enregistreurs Caméras acoustiques La mesure acoustique et vibratoire, autrement Localisation de sources et cartographie temps réel Services www.viaxys.com Formation, location, étalonnage capteurs et systèmes ESSAIS & SIMULATIONS • N° 126 • octobre-novembre 2016 I37