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Shahdin, Amir (2009)
Languages: English
Types: Article
Subjects: Structures composites, Vibrations, Surveillance de la santé des structures, Endommagement dû à l'impact, 620.1
La Surveillance de la Santé des Structures (SSS) s’effectue par la mesure de réponses pertinentes sous sollicitations extérieurs. L’identification a pour but de détecter, de localiser et de quantifier ces défauts. La thèse porte sur les deux premiers niveaux de SSS, la détection et la localisation de dommage. Le but est d'étudier les effets d’impacts symétriques par variations des paramètres modaux en faisant un nombre important d’expériences. Une validation par recalage de modèles éléments finis est effectuée sur différents matériaux composites dédiés à l’aéronautique. Pour tous les spécimens (poutres), il a été observé que, avec l'accumulation de l’endommagement (impact), il y a une diminution de la fréquence propre (flexion) accompagnée par une augmentation du taux d'amortissement. Un aspect nouveau de cette thèse concerne la fabrication et les essais mécaniques (statique et dynamique) d'un matériau innovant (sandwich avec âme en fibre de carbones enchevêtrés) possédant des taux d’amortissements élevés ainsi qu’une meilleure résistance à l’impact. La modélisation par éléments finis (Samcef) est utilisée pour calculer la réponse dynamique de ces poutres. Ces modèles recalés permettent de donner un indicateur de taux de dégradation et peuvent servir d’outils diagnostic (et d’alarme) pour la surveillance de l’intégrité des structures. Une partie innovante de cette thèse concerne la localisation de l’endommagement et sa validation sur les poutres composites stratifiées par optimisation topologique (Nastran), en utilisant les paramètres modaux obtenus expérimentalement. Ainsi on estime avec succès les zones d’endommagement pour des défauts isolés. Impact damage in composite structures may lead to severe degradation of the mechanical behavior due to the loss of structural integrity. Therefore Structural Health Monitoring (SHM) based on vibration testing is useful in detecting this damage caused by impact because damage generally affects the vibration characteristics of a structure. The scope of this thesis concerns the first two steps of SHM i.e., detection and localization of damage. The vibration test results on pristine and damaged composite laminate and composite sandwich beams show that with the accumulation of damage there is a decrease in natural frequency and an increase in the damping ratio. Results show that damping ratio is a more sensitive parameter for damage detection than the natural frequency. An important and novel aspect of this thesis concerns the fabrication and mechanical testing of a new sandwich material with carbon fiber entangled core. Entangled sandwich materials possess high damping characteristics and better impact toughness as compared to standard sandwiches with honeycomb and foam cores and can be used for specific applications like the inner panelling of a helicopter cabin as their structural strength is considerably low. Simplified Finite element models are developed that represent damaged composite beams in vibrations. These simplified damage models give us a degradation factor that can serve as a warning regarding structure safety. The localization of damage is carried out by topology optimization. Results on composite laminate beams showed that with topology optimization the right damage locations have been found rather efficiently at lower damage levels.
  • No references.
  • No related research data.
  • No similar publications.

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