Elaboration du critère de santé

La caractérisation du comportement modal des éprouvettes [02,+45,-45,902]S, s’effectue conformément au protocole défini §2.2. La démarche, détaillée §3.1.3, qui a été appliquée aux éprouvettes [03,903]S est donc redéployée dans son intégralité, exception faite du nombre de step de chargement et de l’incrément de charge, qui sont, dans le cas présent, d’une vingtaine de steps pour un incrément de 1000N. Les FRFs sont acquises après vérification et ajustement (consigne 50N.m) des conditions aux limites. Enfin, les BMDi sont estimées puis comparées à leurs BM0 respectives, afin d’alimenter le critère de santé (décrit §2.4.2).

Mais avant cela, les données sont prétraitées suivant le canevas détaillé §3.1.3, de manière à identifier les couples de modes les plus propices à la détection de l’endommagement, et synthétisées comme suit :

1 – Identification des bornes inférieure et supérieure de la bande de fréquence utile. 2 - Ajustement de la borne inférieure (BI).

3 - Ajustement de la borne supérieure (BS).

4 – Privilégier les couples de modes dont les incertitudes sont les plus faibles (§2.5.3).

Ainsi, pour chacune des éprouvettes [02,+45,-45,902]S, nous utilisons quelques courbes illustrant la moyenne des FRFs mesurées pour un step donné, à des stades de dégradations représentatifs de la cinématique des dégradations observées figures 3.12 et 3.13.

(b) Décalage entre fissures

__________________________________________________________________________________ 114 10000 2000 Hz 5 -45 dB / 4026 5331 5471 3682 3722 7261 7586

De toute évidence, les couples de modes T3F4 et T4F5 (figure 3.15) semblent les plus adaptés, mais en observant attentivement chacun d’entre eux, on constate qu’ils sont très fortement couplés, tant le mode de flexion et de torsion qui les composent sont très proches. De plus, la présence du 1er _mode de reptation à 4026 Hz pourrait être pénalisante, de par son interaction sur T3F4. Nous privilégions donc les couples de modes T4F5 et plus modestement T5F6 (pour illustrer différemment l’endommagement). 10000 2000 Hz 5 -45 dB / 5363 5499

Le constat est identique pour l’éprouvette [02,+45,-45,902]S n°2 (figure 3.16). Comparons à présent chaque BMDi avec la BM0 de l’éprouvette concernée afin d’appréhender l’évolution de son endommagement au travers de son critère de santé (figures 3.17 et 3.18).

Ordres élevés Interaction avec d’autres modes Ordres sensibles aux CLs F5 T4 1er _{mode de} reptation BI BS Ordres élevés Interaction avec d’autres modes Ordres sensibles aux CLs T3 F4 T4 F5 1er _{mode de} reptation BI BS F6 T5

79Figure 3.15 – Illustration du protocole de prétraitement des données, à partir des courbes représentatives de la moyenne des FRFs mesurées, à différents stades de dégradations, sur l’éprouvette [02,+45,-45,902]S n°1.

80Figure 3.16 – Illustration du protocole de prétraitement des données, à partir des courbes représentatives de la moyenne des FRFs mesurées, à différents stades de dégradations, sur l’éprouvette [02,+45,-45,902]S n°2.

__________________________________________________________________________________

115 81Figure 3.17 – Evolution du critère de santé associé à l’éprouvette [02,+45,-45,902]S n°1.

Les variations du CS, associées à l’éprouvette n°1, sont très importantes (40% d’amplitude aux maxima de la courbe) et l’on observe une rupture brutale de la courbe entre 0.97% et 1.12% de déformation. Au regard du descriptif associé à chacun de ces steps de chargement, ce phénomène pourrait être imputable :

 à l’initiation du délaminage à l’interface (-45,+45),

 _{à l’apparition de fissures intralaminaires dans les plis à +45,}

 _{à l’augmentation des fissures transversales qui passent respectivement de 58 à 74,}  _{ou bien au fait que toutes les fissures transversales présentes, quasiment à leur aplomb,}

une fissure intralaminaire dans les plis à -45.

Puis, à la suite de cette fluctuation, la courbe tend à décroître lentement sans laisser apparaître d’autres sursauts. Observons à présent le CS associé à l’éprouvette n°2 (figure 3.18).

-30 -20 -10 0 10 20 30 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 CS_TiFi+1(%) ε(%) T4-F5 T5-F6

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116 82Figure 3.18 – Evolution du critère de santé associé à l’éprouvette [02,+45,-45,902]S n°2.

On observe de nouveau d’importantes variations du critère de santé, de l’ordre de 50% aux maxima de la courbe, entre 0.79% et 0.92% de déformation, ainsi qu’une augmentation importante du nombre de fissures transversales et l’omniprésence des fissures intralaminaires dans les plis à -45° (à l’aplomb des premières). En revanche, le délaminage (-45,+45) et la fissuration intralaminaire des plis à +45° ne sont pas encore apparus.

D‘un point de vue général, les 2 critères de santé se ressemblent sur bien des points, tant par l’allure de leur couple de modes que par la présence de ce sursaut. On observe ainsi sur chaque CS :

• une chute de 15% environ jusqu’à ε= 0.55%, avant que n’apparaisse la première dégradation observable,

• _{qui s’étend jusqu’à 30% (0.8%<ε<1% en fonction de l’éprouvette), période pendant laquelle la} fissuration transversale, le délaminage (90,-45) se propagent alors que la fissuration intralaminaire à -45° apparaît,

• _{puis, présence d’un sursaut sur chaque CS, d’amplitude comprise entre 40% et 50%,}

• enfin, décroissance des CS au fur et à mesure que ces dégradations se propagent et que d’autres, comme le délaminage (-45,+45) s’installent.

Mais quelle pourrait être l’origine de ce sursaut ? Afin d’apporter un début de réponse, observons les faits : -30 -20 -10 0 10 20 30 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 CS_TiFi+1 (%) ε(%) T4-F5 T5-F6 (b)

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117  _{le nombre de fissures transversales ne peut pas conduire à ce sursaut, puisqu’elles sont au} nombre de 58 sur l’éprouvette n°1 avant qu’il n’apparaisse, alors qu’elles ne sont qu’au nombre de 16 sur l’éprouvette n°2.

 _{Il en est de même pour le délaminage (-45,45) et la fissuration intralaminaire (+45) puisque ces} 2 dégradations n’apparaissent pas sur l’éprouvette n°2.

 Concernant l’interaction des délaminages (90,-45) et (-45,+45) présent sur l’éprouvette n°1, leur présence est uniquement observable en bord d’éprouvette, et il y a fort à penser, qu’à l’identique du délaminage (90,0) observé sur les éprouvettes [03,903]S, ces dégradations ne sont pas prépondérantes tant qu’elles ne se propagent pas à l’intérieur de l’interface (selon Y). Pour s’en convaincre, leur propagation et par conséquent la superficie que représente ces délaminages n’est pas suffisante pour être observable par des techniques comme la TIR active ou bien comme la vibrothermographie (§3.3.2), propices à la visualisation de ces dégradations.

Ce qui est sûr, c’est que chaque dégradation apporte sa contribution sur l’évolution du CS, à une échelle moindre lorsque leur caractère ne s’est pas entièrement dévoilé, comme le délaminage en bord d’éprouvette. En revanche, il est possible que ce phénomène soit lié, non pas uniquement à l’apparition des fissures intralaminaires dans les plis à -45°, mais véritablement au fait qu’elles

s’accordent en lieu et en nombre avec les fissures transversales présentes à ce stade de dégradation.

Ainsi, la combinaison de ces dégradations (à partir d’un certain nombre) se traduit par une variation brutale et conséquente du CS. Si la preuve de cette interaction est apportée par la simulation (chapitre 4), ce sursaut pourrait correspondre à la définition d’un seuil de détection dans le processus d’endommagement de ces éprouvettes.

Quoi qu’il en soit, ces résultats s’accordent parfaitement sur un point, le couple de modes T4F5 est le

mieux adapté pour suivre l’endommagement de ces éprouvettes. Mais ils s’accordent également sur

le fait qu’il pourrait être problématique de subir ce sursaut. Pour s’en convaincre, reprenons le CS associé au couple de modes T4F5 de la seconde éprouvette (figure 3.19).

83Figure 3.19 – Illustration du dilemme associé à la présence de ce sursaut. -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 CS_TiFi+1 (%) ε(%) T4-F5

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118 Dans l’hypothèse d’une interrogation ponctuelle de l’éprouvette, sans avoir accès à l’historique de son CS, la valeur obtenue pourrait être, par exemple, de -10%. Si l’on positionne cette valeur sur le graphe de la figure 3.19, il est impossible de définir l’état d’endommagement dans lequel elle se trouve réellement puisqu’il est possible de lui associer au moins 3 états de dégradations.

Afin de contourner cette difficulté, il pourrait être intéressant d’observer l’évolution mode-à-mode des modes de torsion T4 et de flexion F5 qui constituent ce critère de santé.