Construire des structures composites plus légères, plus respectueuses de l’environnement et tout aussi résistantes, est une préoccupation majeure des industries aéronautique, navale et spatiale. Mesurer leur robustesse est un défi, qui nécessite des stratégies d’essais et de monitoring innovantes, à l’image des structures et matériaux à tester. Les experts CAPACITÉS nous expliquent comment valider leur résistance mécanique, exemples à l’appui. Entretien avec deux experts CAPACITÉS : Pascal Casari, chercheur au laboratoire GeM de l’Université de Nantes, et Fahmi Alila, Ingénieur R&D et Docteur en génie mécanique.

Mots Clés :
u003cstrongu003eComment évalue-t-on la durabilité d’un nouveau matériau composite ?u003c/strongu003ernrnu003cstrongu003eP. Casariu003c/strongu003e La durabilité d’un matériau réside dans l’influence croisée de l’humidité, de la température et des forces mécaniques (pression, déformation…). Nous développons des bancs d’u003ca href=u0022https://capacites.fr/expertises/ingenierie-mecanique/essais-mecaniques-sur-materiaux-composites/u0022 target=u0022_blanku0022 rel=u0022noopeneru0022u003eessais spécifiquesu003c/au003e, qui combinent ces trois types de sollicitations. Nous mixons des capteurs existants à des capteurs créés spécifiquement pour une problématique donnée.rnrnu003cstrongu003eF. Alilau003c/strongu003e Le skipper Armel Tripon, participant du Vendée Globe 2020, nous a chargé de tester la résistance d’un matériau composite naturel à base de fibre de lin. Ce matériau pourrait être utilisé sur un futur voilier de régate. Nous avons mis en œuvre le couplage hygro-thermo-mécanique à travers des essais thermiques, des essais d’immersion et des essais mécaniques en statique, de traction, de flexion et de cisaillement inter laminaires.rnrnu003cstrongu003eComment faites-vous pour mesurer la durabilité d’un composite intégré dans une structure particulièrement grande ou innovante, autrement dit hors-norme ?u003c/strongu003ernrnu003cstrongu003eF. Alilau003c/strongu003e Nous effectuons des prestations de u003ca href=u0022https://capacites.fr/expertises/ingenierie-mecanique/shm-monitoring-structures/u0022 target=u0022_blanku0022 rel=u0022noopeneru0022u003emonitoring sur structures réellesu003c/au003e, à travers deux types de tests.rnrnLe premier consiste à mesurer toutes les grandeurs mécaniques classiques sur la structure en fonctionnement : les pressions, les forces, les déformations, les déplacements… Les Chantiers de l’Atlantique nous ont chargé de caractériser le comportement mécanique de l’une de leurs innovations : u003ca href=u0022https://capacites.fr/realisations/solid-sail-capacites-teste-la-resistance-de-la-voile-du-futur/u0022 target=u0022_blanku0022 rel=u0022noopeneru0022u003eSolid Sail 2.0, une voile rigide compositeu003c/au003e. Nous avons instrumenté le mat du démonstrateur à échelle 1/5u003csupu003eeu003c/supu003e de la voile. Au moyen de jauges de contraintes, nous avons évalué les sollicitations subies par les panneaux rigides constituant la voile. Nous avons relevé les forces inter-panneaux grâce à des capteurs de force sur-mesure. Ce monitoring a permis d’alimenter les outils de simulation numérique des Chantiers de l’Atlantique et d’affiner le design de Solid Sail.rnrnLe second type de test correspond à du monitoring très spécifique, déployé sur des structures composites plus complexes. Nous mobilisons des technologies nouvelles issues des laboratoires de recherche, telles que la fibre optique ou la corrélation d’images numérique, nous permettant d’avoir un monitoring extrêmement fin de la structure.rnrnPour mesurer la u003ca href=u0022https://capacites.fr/realisations/instrumenter-des-pales-dhelicoptere/u0022 target=u0022_blanku0022 rel=u0022noopeneru0022u003etenue mécanique de pales d’hélicoptèresu003c/au003e développées par Airbus Helicopters, nous avons associé le monitoring par fibre optique à réseau de Bragg à des essais de caractérisation plus classiques : jauges de déformation et corrélation d’images numériqueu003ciu003eu003cspan style=u0022font-weight: normal !msorm;u0022u003esu003c/spanu003eu003c/iu003e. Cette étude nous a permis de comprendre et prévoir le comportement de la pale en fonction des variations de son environnement.rnrnu003cspan style=u0022font-weight: normal !msorm;u0022u003eDe la même manière, nous avons mesuré la tenue mécanique des ailes d’un u003ca href=u0022https://capacites.fr/realisations/des-solutions-innovantes-de-controle-non-destructif/u0022 target=u0022_blanku0022 rel=u0022noopeneru0022u003edrone solaire développé par XSunu003c/au003eu003c/spanu003eu003cspan style=u0022font-weight: normal !msorm;u0022u003e en u003c/spanu003eu003cspan style=u0022font-weight: normal !msorm;u0022u003eassociu003c/spanu003eu003cspan style=u0022font-weight: normal !msorm;u0022u003eantu003c/spanu003eu003cspan style=u0022font-weight: normal !msorm;u0022u003e le monitoring par fibre optique à deux essais : l’instrumentation des ailes avec des capteurs d’efforts, pour observer leur comportement en vol ; et le développement d’un banc d’essais spécifique, pour les tester en flexion.u003c/spanu003ernrnu003cstrongu003eA partir d’un échantillon d’une structure composite, comment tirez-vous des conclusions fiables sur sa pérennité ?u003c/strongu003ernrnu003cstrongu003eF. Alilau003c/strongu003e Nos travaux permettent à nos clients de valider par l’expérience les modèles numériques de leurs bureaux d’études. Personne n’est capable d’évaluer précisément la durabilité d’un nouveau concept sur plusieurs dizaines d’années. Par contre, nous limitons les risques de casse grâce à l’expérimentation et à la précision de notre monitoring.rnrnu003cstrongu003eP. Casariu003c/strongu003e J’ajouterais que nous avons une longue expérience de terrain, qui nous permet de conseiller le client dans ses choix technologiques. Nous savons entre autres quelles opérations de protection ou de maintenance ont fait leurs preuves par le passé.rnrnu003cstrongu003eVous avez une problématique de résistance mécanique ? Et besoin d’un partenaire ingénieux pour la résoudre ? u003ca href=u0022https://capacites.fr/contact/u0022 target=u0022_blanku0022 rel=u0022noopeneru0022u003eContactez-nousu003c/au003e !u003c/strongu003e