Identification en dynamique linéaire et non linéaire de structures en matériaux multicouches

Abstract

L'analyse vibratoire, en vue d'une maintenance préventive, s'avère un outil pertinent, utilisé depuis quelques décennies pour connaître ‘’l’état de santé’’ d’une structure ou d’un équipement industriel. Son emploi vise à servir trois niveaux d'analyse, à savoir :la surveillance, le diagnostic et le suivi de l'état d'endommagement. Nous présentons dans ce travail les outils et méthodes, basés sur des données vibratoires, pour la détection, la localisation et la quantification des endommagements dans les structures poutres en matériaux composites. Pour la détection et la localisation nous avons opté pour deux méthodes, la première est basée sur la reponse fréquentielle et la deuxième sur l'énergie de déformation modale. La méthode basée sur la reponse fréquentielle se divise en deux étapes bien distinctes. La première vise à déterminer s'il y a présence d'un défaut, le principe de cette étape est que la réponse d'une structure endommagée à une sollicitation vibratoire diffère de celle d'une structure saine, donc nous n'avons qu'à comparer les deux réponses afin de déterminer s'il y a présence d'un défaut dans la structure. Quant à la deuxième étape elle consiste à localiser les endommagements avec un indicateur basé sur la réponse fréquentielle. La deuxième méthode est basée sur l'énergie de déformation modale. Les différentes structures considérées peuvent encourir des endommagements qui seront modélisés par une perte de rigidité de l’élément censé représenter un défaut de la structure. Les résultats obtenus montent que la réponse fréquentielle permet,de manière très simple, de déterminer si une structure comporte des défauts. les indicateurs d'endommagements basées sur l'énergie de déformation modale couplée avec la réponse fréquentielle sont efficaces pour la détection et la localisation de défauts dans les structures poutres en matériaux composites et cela même dans le cas de plusieurs endommagements de différents types. Les limites de ces méthodes réside dans leurs incapacités à quantifier l’ampleur de ces derniers. Afin d'atteindre le troisième niveau, qui est la quantification de la sévérité de l’endommagement,nous avons proposé l'utilisation des algorithmes génétiques comme outil d'optimisation et l'indicateur d'endommagement,basé sur la force résiduelle modale, comme fonction objective. Les résultats obtenus montrent que la combinaison proposée, qui est la force résiduelle modale avec l’algorithme génétique, peut être facilement utilisée pour identifier (détecter, localiser et quantifier) des endommagements dans les structures poutres en matériaux composites.