Contrôle et santé des structures (Structural Health Monitoring [SHM])

Nous investiguons plusieurs approches pour le SHM des matériaux composites basées sur les ondes de Lamb avec un souci constant de toujours tenir compte des contraintes de leurs intégrations opérationnelles. Les méthodes classiques de détection et localisation à base d'ondes de Lamb présentent l'inconvénient majeur d'être très sensibles aux conditions opérationnelles et environnementales. C'est un des verrous majeurs à leur déploiement industriel. Dans ce cadre, nous avons proposé une approche statistique aux problèmes de détection, localisation et quantification (Fendzi, 2015 / Guo & Briand, en cours). Nous avons de plus élaboré une procédure complète pour la mise en œuvre d'un procédé SHM utilisant les ondes de Lamb sur des structures aéronautiques réelles en service, allant du collage et placement des PZTs aux tests en vol en passant par la validation numérique et expérimentale sur des sous-structures (TRL 5). Afin de répondre à un autre verrou scientifique et technique et qui concerne la nécessité d'avoir une base de données saine à laquelle on doit se référer pour décider de l'état structural, des approches SHM "Baseline free" ont aussi été étudiées (Lizé, 2018). Cette démarche doit permettre de se passer de bases de données préalables rendant ainsi plus facile le déploiement en production d'approches SHM.

La disponibilité de modèles structuraux fiables permettant de simuler différents dommages et intégrant différentes technologies de capteur reste un champ d'investigation ouvert. Notre collaboration avec l'équipe LASER du PIMM, nous fournit des données expérimentales de dommages de type délaminage (généré par choc laser) pour différents composites (Ghrib, 2017). Ceci nous permet de mieux comprendre et modéliser ce type de dommage . Cette maîtrise de la génération expérimentale des défauts permet de recaler les modèles numériques utilisés pour l'apprentissage (Li, en cours). Nous nous intéressons aussi à la signature non linéaire des dommages et à la génération d'indicateurs capables de détecter et d'exploiter cette signature.

Contrôle actif tolérant aux dommages (DTAC)

Le contrôle actif tolérant aux dommages (DTAC) est un nouveau champ de recherche initié et proposé en 2011 en collaboration avec l'équipe DMC de l'UNICAMP, São Paulo au Brésil. Ce thème répond à des besoins industriels en termes de rejet de vibration et de maintenance des structures. Il ambitionne de formaliser correctement le problème d'atténuation des vibrations en vue d'une amélioration de la durée de vie opérationnelle d'une structure. Nos premiers travaux se sont focalisés sur l'élaboration d'une commande H_inf  spatiale, permettant après localisation d'un dommage d'atténuer les vibrations dans une zone spatiale entourant le dommage. Ceci permet de limiter sa propagation et d'augmenter la durée de vie de la structure. Cette approche a été étendue en lui intégrant un module SHM utilisant les ondes de Lamb qui fournit au correcteur la position spatiale du dommage. Ces approches ont été testées en simulation EF sur une structure de type Poutre-Plaque. Ceci a nécessité le développement de fonctions bien spécifiques pour intégrer la commande, le SHM et les dommages. Nous avons aussi étudié une commande H_inf  modale permettant d'atténuer les vibrations associées à certains modes et ceux en présence d'incertitudes et de dommages. Cette approche a été testée expérimentalement sur une poutre en aluminium (thèse en cotutelle de H. Genari, 2016).

Commande et la surveillance des systèmes et procédés d'inspection et de fabrication

Une autre activité de recherche est en lien avec les systèmes robotiques où on travaille sur la commande et la surveillance des systèmes et procédés d'inspection et de fabrication. Deux thèses CIFRE ont eu lieu sur la surveillance et le pronostic ainsi que la commande tolérante aux fautes appliquées aux turbomachines (B. Lamoureux, 2012, Y. Souami, 2015). Une thèse est en cours sur la possibilité de réaliser des structures d'inspection articulées gonflables légères et à fort élancement (J. Alvarez, 2019) où la contrainte absolue de légèreté impose des choix sur les composants et l’agencement du système qui vont à l’encontre des solutions généralement utilisées et à des conséquences sur le système de contrôle commande. La proximité avec le master SAR (Systèmes Avancés et Robotique) constitue un atout intéressant pour cette activité permettant une poursuite naturelle de formation par la recherche au travers d’une thèse pour des étudiants formés et intéressés (deux doctorants mentionnés ici).