Évaluation des ondes ultrasonores guidées pour la détection et la caractérisation de la microfissuration de pièces cylindriques composites

Mots-clés : Ondes ultrasonores guidées, matériaux composites, SHM, CND, simulations numériques, expérimentations.

Dans le contexte des vols spatiaux, l’allègement des structures est un enjeu majeur. La réduction de la masse des réservoirs à ergols liquides, soumis à des températures cryogéniques, permet d’améliorer significativement les performances globales. Cet objectif peut conduire au remplacement des liners métalliques traditionnels (titane) par des liners polymères. Si le gain de masse est conséquent, ces nouvelles architectures présentent un risque accru de microfissuration qu’il est nécessaire de détecter de manière simple, rapide, non destructive et fiable.

Le Structural Health Monitoring (SHM), basé sur la propagation d’ondes ultrasonores guidées, constitue une approche prometteuse car :
• le système est intégré de façon permanente, sans nécessité de démontage, et l’inspection est déclenchée simplement ;
• des ondes ultrasonores guidées judicieusement choisies (mode, fréquence) peuvent être sensibles à la microfissuration et permettre un diagnostic efficace de l’état du matériau.

Cependant, le SHM ne permet de surveiller que les zones instrumentées. Ainsi, lorsqu’une microfissuration localisée est détectée, il peut être pertinent de démonter la pièce afin de réaliser une inspection complète via une procédure de Contrôle Non Destructif (CND). Les travaux présentés s’articulent donc autour de deux axes :
• le développement d’une solution SHM adaptée au suivi de santé de pièces composites cylindriques représentatives de réservoirs allégés (inspection localisée, pièce non démontée) ;
• la mise au point d’une procédure de contrôle non destructif (CND), automatisée et sans contact, pour l’inspection complète de pièces démontées.

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