EP4127641A1 - Procédé et dispositif d'analyse d'une structure - Google Patents

Procédé et dispositif d'analyse d'une structure

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Publication number
EP4127641A1
EP4127641A1 EP21716072.0A EP21716072A EP4127641A1 EP 4127641 A1 EP4127641 A1 EP 4127641A1 EP 21716072 A EP21716072 A EP 21716072A EP 4127641 A1 EP4127641 A1 EP 4127641A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
events
measurement
constant
saccade
acoustic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21716072.0A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Laurent Ponson
Estelle BERTHIER
Ashwij MAYYA
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Sorbonne Universite
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Sorbonne Universite
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Sorbonne Universite filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Publication of EP4127641A1 publication Critical patent/EP4127641A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M5/00—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
    • G01M5/0008—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings of bridges
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M5/00—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
    • G01M5/0066—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings by exciting or detecting vibration or acceleration

Definitions

  • TITLE Method and device for analyzing a structure.
  • the present invention relates to a method for analyzing the mechanical health of a solid or a structure. It also relates to a device for implementing this method.
  • Such a device allows a user to monitor a structure such as for example a bridge or a building.
  • the field of the invention relates more particularly, but in a nonlimiting manner, to civil engineering, mechanical engineering and the transport and energy sectors.
  • the aim of the present invention is to at least partially resolve at least one of these drawbacks of the state of the art.
  • a measurement of a saccade of said events comprising a measurement by technical measuring means, of a duration T, of a mechanical energy S or acoustic energy Sac and / or of a spatial extension x of this saccade and / or d 'a number of mechanical N or acoustic events Nac in this saccade and / or mechanical A or acoustic energies Aac from the events of this saccade, and / or
  • a measurement of an event comprising a measurement by technical means of measuring a mechanical energy A or acoustic energy A ac of this event, and / or a temporal frequency of mechanical events dN / dt or acoustic events dN ac / dt at the time of this event, and / or a dissipated mechanical energy rate dE / dt or an acoustic energy rate dE ac / dt at the time of this event and
  • the measurement of an event saccade can comprise a measurement by the technical means for measuring a duration T of this event saccade.
  • the measurement of a saccade of events can comprise a measurement by the technical means of measuring a mechanical energy S or acoustic energy Sac of this saccade of events.
  • the measurement of mechanical S or acoustic energy Sac can be obtained by several sensors distributed spatially around and / or inside the structure.
  • the measurement of a saccade of events can comprise a measurement by the technical means of measuring a spatial extension x of this saccade of events.
  • the measurement of an event can comprise a measurement by the technical means for measuring a mechanical energy A or acoustic energy A ac of this event.
  • the measurement of a saccade of events can comprise a measurement by the technical means for measuring the number of mechanical N or acoustic events N ac in this saccade.
  • the measurement of an event can comprise a measurement by the technical means for measuring a temporal frequency of mechanical dN / dt or acoustic dNac / dt events.
  • the measurement of an event can comprise a measurement by the technical means of measuring a rate of dissipated mechanical energy dE / dt or a rate of acoustic energy dE ac / dt.
  • the calculation can include a calculation of the data item r representative of the state of health of the structure.
  • the data r can be calculated as equal or proportional to the ratio x / L with L a characteristic size of the structure or of the material composing the structure and x the measure of a spatial extension x of a saccade of events.
  • the data r can be calculated as equal or proportional to the ratio x / L with L a size characteristic of the structure or of the material composing the structure, x depending on the measurement of the energy respectively S or Sac of a saccade of events , x dependent:
  • the data r can be calculated as equal or proportional to the ratio x / L with L a characteristic size of the structure or of the material composing the structure, x depending on the measurement of the duration T of a saccade of events, x depending : a constant t 0 and a constant do, and / or
  • the method according to the invention can comprise:
  • the data r can be calculated as equal or proportional to the ratio x / L with L a size characteristic of the structure or of the material of the structure, x depending on the measurement of the respectively mechanical A or acoustic energy A ac of this event, x dependent:
  • the data r can be calculated as equal or proportional to the ratio x / L with L a size characteristic of the structure or of the material of the structure, x depending on the measurement of the number of respectively mechanical N or acoustic events N ac in this saccade , x depending: on a constant do, and / or
  • N or N ac respectively N or N ac by a relation connecting x to respectively N 2 / df or N ac 2 / (a df) , d f being a constant, a being a constant x depending on respectively N or N ac preferably by the relation: respectively do.
  • N 2 / d ⁇ or do.
  • the data r can be calculated as equal or proportional to the ratio x / L with L a size characteristic of the structure or of the material composing the structure, x depending on the measurement of the frequency of respectively mechanical dN / dt or acoustic dNac / events.
  • the data r can be calculated as equal or proportional to the ratio x / L with L a characteristic size of the structure or of the material composing the structure, x depending on the measurement of a rate of dissipated mechanical energy dE / dt or of an acoustic energy rate dE ac / dt, x depending on:
  • the calculation can include the calculation of the time t c .
  • the measurement of a jerk of events or the measurement of an event can be measured at a measurement time t, the calculation of the time t c preferably comprising a use and / or an interpolation and / or a regression of a function (the expression interpolation and / or a regression of a function which can mean here in general a description by a function) connecting t c , t and one among T, S, Sac, x, N, N ac , A, A ac , dN / dt and dNac / dt (and possibly even dE / dt and dEac / dt) or the temporal evolution of one of T, S, Sac, x, N, Nac, A, Aac, dN / dt and dNac / dt (and possibly even dE / dt and dEac / dt) said function preferably comprising:
  • the measurement of event saccades or the measurement of events can be measured so as to determine and / or follow a temporal evolution of one among T, S, Sac, x, N, N ac , A, A ac , dN / dt and dNac / dt (and even possibly dE / dt and dEac / dt) as a function of the measurement time t, the calculation of the time t c preferably comprising a use and / or an interpolation and / or a regression of a function (the expression interpolation and / or a regression of a function which can mean here in a general way a description by a function) connecting t c , t and the temporal evolution of one among T, S, Sac, x, N, Nac, A, Aac, dN / dt and dNac / dt (and even possibly dE / dt and dEac
  • Each event saccade preferably includes at least three events.
  • a device for analyzing a structure comprising:
  • a measurement of a saccade of said events comprising a measurement of a duration T, of a mechanical energy S or acoustic energy Sac and / or of a spatial extension x of this saccade and / or of a number d 'mechanical N or acoustic events Nac in this saccade and / or mechanical A or acoustic energies A ac events of this saccade, and / or
  • - calculation means arranged and / or programmed for, depending on the measurement of an event and / or the measurement of a jerk of events, to calculate a datum r representative of a state of health of the structure or of a time t c of ruin of the structure.
  • the technical measuring means can be arranged to carry out a measurement of a duration T of this jerk of events.
  • the technical measuring means can be arranged to measure a mechanical energy S or an acoustic energy Sac of this jerk of events.
  • the technical measurement means can comprise several sensors distributed spatially around and / or inside the structure.
  • the technical measuring means can be arranged to measure a spatial extension x of this saccade of events.
  • the technical measuring means can be arranged to perform a measurement of a mechanical energy A or acoustic energy A ac of this event.
  • the technical measuring means can be arranged to measure the number of mechanical N or acoustic events Nac in this saccade.
  • the technical measuring means can be arranged to perform a measurement of a temporal frequency of mechanical dN / dt or acoustic dNac / dt events.
  • the technical measuring means can be arranged to perform a measurement of a rate of dissipated mechanical energy dE / dt or of a rate of acoustic energy dE ac / dt.
  • the calculation means can be arranged and / or programmed to calculate the data item r representative of the state of health of the structure.
  • the calculation means can be arranged and / or programmed to calculate the datum r as equal or proportional to the ratio x / L with L a size characteristic of the structure or of the material composing the structure and x the measurement of a spatial extension x d 'a jerk of events.
  • the calculation means can be arranged and / or programmed to calculate the data r as equal or proportional to the ratio x / L with L a size characteristic of the structure or of the material composing the structure, x depending on the measurement of the energy respectively S or Bag of a jerk of events, x depending:
  • the calculation means can be arranged and / or programmed to calculate the data r as equal or proportional to the ratio x / L with L a size characteristic of the structure or of the material making up the structure, x depending on the measurement of the duration T of a saccade of events, x depending on: a constant t 0 and a constant do, and / or
  • the technical means of measurement can be arranged to perform:
  • the calculation means can be arranged and / or programmed to calculate the data r as equal or proportional to the ratio x / L with L a size characteristic of the structure or of the material of the structure, x depending on the measurement of the energy respectively mechanical A or acoustic A ac of this event, x depending:
  • the calculation means can be arranged and / or programmed to calculate the data r as equal or proportional to the ratio x / L with L a size characteristic of the structure or of the material of the structure, x depending on the measurement of the number of events respectively mechanical N or acoustic N ac in this saccade, x depending on: a constant do, and / or
  • N or N ac respectively N or N ac by a relation connecting x to respectively N 2 / df or N ac 2 / (a df) , d f being a constant, a being a constant x depending respectively on N or N ac preferably by the relation: respectively do. (N) 2 / d ⁇ or do. (N ac ) 2 / (a df ⁇
  • the calculation means can be arranged and / or programmed to calculate the datum r as equal or proportional to the ratio x / L with L a characteristic size of the structure or of the material composing the structure, x depending on the measurement of the frequency of respectively mechanical dN / dt or acoustic dN ac / dt events, x depending on: a constant DTo and a constant do, and or
  • the calculation means can be arranged and / or programmed to calculate the datum r as equal or proportional to the ratio x / L with L a size characteristic of the structure or of the material making up the structure, x depending on the measurement of a rate d 'dissipated mechanical energy dE / dt or an acoustic energy rate dE ac / dt, x depending on:
  • the calculation means can be arranged and / or programmed to calculate the time t c .
  • the technical measurement means can be arranged to perform the measurement of a jerk of events or the measurement of an event at a measurement time t, the calculation means preferably being arranged and / or programmed to calculate the time t c by a use and / or an interpolation and / or a regression of a function (the expression interpolation and / or a regression of a function which can here generally mean a description by a function) linking t c , t and one among T, S, Sac, x, N, N ac , A, A ac , dN / dt and dN ac / dt (and even possibly dE / dt and dE ac / dt) or the temporal evolution of one among T, S, S ac , x, N, N ac , A, A ac , dN / dt and dN ac / dt (and even possibly d
  • the technical measuring means can be arranged to perform the measurement of saccades of events or the measurement of events is measured so as to determine and / or follow a temporal evolution of one among T, S, Sac, x, N, Nac , A, Aac, dN / dt and dNac / dt (and even possibly dE / dt and dEac / dt) as a function of the measurement time t, the calculation means preferably being arranged and / or programmed to calculate the time t c by a use and / or an interpolation and / or a regression of a function (the expression interpolation and / or a regression of a function which can here generally mean a description by a function) linking t c , t and l 'temporal evolution of one among T, S, Sac, x, N, N ac , A, A ac , dN / dt and dNac /
  • Each event saccade preferably includes at least three events.
  • FIG. 1 illustrates in its part (a) a first embodiment of the device according to the invention analyzing a structure 5, and is the preferred embodiment of the device according to the invention, and in its part (b) a close-up of the structure
  • FIG. 2 illustrates the mechanical response of the structure of FIG. 1 as well as, on part (a) the acoustic signal recorded during the loading of the structure highlighting the saccades of acoustic events of energy Sac, and on part (b) the evolution of the dissipated mechanical energy highlighting the saccades of mechanical damage events of energy S.
  • figure 3 illustrates the method used to measure the energy S of mechanical event saccades from the mechanical response of figure 2
  • figure 4 is a zoom on one of the acoustic event saccades of the acoustic signal of figure 2 (a),
  • FIG. 5 is a zoom on an acoustic event during the saccade of FIG. 4, this event being marked by a star 12 in FIG. 4,
  • FIG. 6 illustrates the shape of each of the cells making up the structure of FIG. 1 as the loading of FIG. 2 progresses, this shape being followed during loading using a camera, so to be able to monitor their level of damage
  • FIG. 7 illustrates the method used to measure the spatial extension of three saccades of different sizes having taken place at different times from the images provided by the camera
  • FIG. 8 illustrates the evolution (a) of the energy of mechanical damage event saccades, (b) of their spatial extension, (c) of the energy of acoustic event saccades, (d ) the energy of the acoustic events and (e) the number of acoustic events per saccade measured during a typical experiment, the rupture taking place around 540 s, when x reaches the size L of the structure,
  • FIG. 9 illustrates the determination of the spatial extension x of the saccades from (a) the mechanical energy S of the mechanical saccades, (b) their acoustic energy Sac, (c) the energy A ac of the acoustic events, and (d) the number of acoustic events N ac per jerk measured during an experiment and represented on the different panels of FIG. 8; the rupture takes place around 540 s, when both x d , xb ao , x A3o and x N3e reach the size L of the structure,
  • FIG. 10 illustrates on its part (a) a prediction of the time to rupture t c from the evolution of the mechanical energy S of the saccades over the time range t ⁇ tcur and on its part (b) the predicted time t c predicted represented as a function of tcur and compared with the failure time t c actually measured during the experiment,
  • FIG. 11 illustrates, as a function of the residual life (t c -t) of the structure, the evolution (a) of the mechanical energy S of the saccades, (b) of their acoustic energy S ac , (c) the energy A of the damage events, (d) the energy A ac of the acoustic events, (e) the temporal frequency of the damage events dN / dt, (f) the temporal frequency of the acoustic events dN ac / dt, and (g) of the spatial extension x of the saccades.
  • the power laws represented by straight lines in this logarithmic representation can be used to predict the time to failure t c by following the procedure described with reference to Figure 10,
  • FIG. 12 illustrates various data making it possible to distinguish two successive elementary events belonging to two different saccades
  • FIG. 13 is an experimental proof of concept of the relevance of the method according to the invention for more complex materials (such as plaster) than the 2D cellular material of FIG. 1 or 6.
  • variants of the invention comprising only a selection of characteristics described or illustrated below isolated from the other characteristics described or illustrated (even if this selection is isolated within a sentence comprising these other characteristics), if this selection of characteristics is sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention from the state of the prior art.
  • This selection comprises at least one preferably functional characteristic without structural details, and / or with only part of the structural details if this part alone is sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention from the state of the art. earlier.
  • FIGS. 1 to 13 a first embodiment of device 1 according to the invention implementing a first embodiment of the method according to the invention.
  • Device 1 is based on the quantitative understanding of the link between the intermittence observed during the mechanical response of solids and structures and the evolution of the mechanical health of such a solid or such a structure. In particular, it uses this detailed understanding to prevent the ruin of structures from the statistical processing of the mechanical and acoustic signals emitted.
  • the present invention makes it possible to decipher the mechanical response of a material or of a structure in order to predict its ruin before it occurs.
  • the solids and structures subjected to a compression or an external shearing present the following mode of ruin: they are damaged progressively until a certain threshold of localization (corresponding to a critical loading level) beyond which this damage is localized according to a locator strip. Beyond this threshold, the material or structure is no longer able to withstand mechanical stresses: the deformations accumulate along a strip which goes from one end of the sample to the other, and the material separates into two distinct parts: one speaks of ruin or rupture of the structure. If this was not anticipated, this ruin can have dramatic consequences, both from an economic point of view and from a safety point of view.
  • the failure will be caused by the initiation, then the propagation of a crack.
  • the present invention makes it possible to predict the initiation of the crack from the statistical processing of the signals emitted by the structure.
  • the device 1 for analyzing a structure 5 comprises:
  • a measurement of a saccade of said events comprising a measurement of a duration T, of a mechanical energy S or acoustic energy Sac and / or of a spatial extension x of this saccade and / or of a number d 'mechanical N or acoustic events Nac in this saccade and / or mechanical A or acoustic energies A ac events of this saccade, and / or
  • - calculation means 3 arranged and / or programmed for, depending on the measurement of an event and / or the measurement of a jerk of events, to calculate a datum r representative of a state of health of the structure or a time t c of ruin of the structure.
  • Each of the means of the device 1 is a technical means.
  • the computing means 3 comprise at least one computer, a central or computing unit, an analog electronic circuit (preferably dedicated), a digital electronic circuit (preferably dedicated), and / or a microprocessor (preferably dedicated) , and / or software means.
  • the time t c can be an instant (for example a date and / or a time) foreseen for the rupture or ruin of the structure or a temporal distance (duration, for example in 3 months, 7 days and 15 hours) to the rupture or ruin of the structure.
  • L is the characteristic size of the structure according to the direction in which the localization band will emerge.
  • the locating strip is oriented along the horizontal axis, perpendicular to the direction of application of the external force Fext, which is applied along the vertical axis.
  • L is also called the length of the cohesive area, and represents the size of the damaged area present in front of a crack. In practice, this size varies from a few hundred microns for metal alloys to a few millimeters for concrete.
  • L will be considered hereinafter for a compressive force, but the present description remains valid for an L as defined above for a tensile force Fext, the structure being able to be monitored by the method according to the invention in compression or traction (or both at the same time, the method according to the invention then being implemented simultaneously twice respectively for the two different definitions of L of the structure 5 in compression or in structure)
  • Each of the references 22 of the measuring means 2 in FIG. 1 is an acoustic sensor arranged to measure the acoustic energy A ac of the acoustic events occurring during the damage to the structure 5 preceding its ruin.
  • the means 2 can comprise:
  • - at least one acoustic sensor 22 which makes it possible to measure the acoustic energy Sac of the saccades, their duration T, the acoustic energy A ac of the events constituting the saccades, their temporal frequency dNac / dt as well as the number N ac of acoustic events per saccade, and / or
  • the imaging means 6 make it possible to measure the spatial extension x of the saccades, their mechanical energy S, their duration T, the mechanical energy A of the damage events constituting the saccades, their temporal frequency dN / dt as well as their number N by saccade, and / or
  • x (also called “dynamic length”) cannot be measured from a single frame.
  • its measurement requires a succession of images, because it is obtained from the spatial distribution of a set of successive elementary events belonging to the same saccade. In this sense, it is different from a characteristic size which one could extract from a single image (such as for example the image of the cumulative field of damage at a given time). For this reason, one says that it characterizes the size of the dynamic heterogeneities of the field of damage, dynamic heterogeneities which can be highlighted only by the follow-up over a certain duration of the evolution of the field of damage in the structure .
  • the device 1, in particular the measuring means 2 and / or the calculation means 3, are arranged and / or programmed to implement the steps of the first embodiment of the method according to the invention described below.
  • the invention has been developed from a theoretical and experimental point of view.
  • it was considered a 2D model material, a stack of elastic hollow cylinders, which gives rise to the localization of the damage under a sufficiently high stress level, but the present description can be extended to the 3D case.
  • event or “elementary event” is understood to mean a mechanical event or an acoustic event.
  • mechanical event or “damage event” is understood to mean a non-elastic deformation located within the structure, this event being located both in space (within the structure) and in time, and being characterized by:
  • acoustic event is understood to mean a vibration or a localized sound signal, generated within the structure 5, this event being localized both in space (within the structure) and in time, and being characterized by :
  • jerk is understood to mean a group of several events taking place successively over time.
  • the saccades of acoustic events are made up of a succession of elementary acoustic events which are the consequence of each other. These saccades are characterized by:
  • Damage event saccades are made up of a succession of elementary damage events which are the consequence of one another. These saccades are characterized by:
  • ⁇ the waiting times between two successive elementary events are measured which provides a set of waiting time values ⁇ x aboard the structure, i.e. quite far from its time to failure ).
  • Figure 12 (a) where we see saccades (with different colors) comprising elementary events whose waiting times (between each of them) are much less than t *
  • Figure 12 (b) represents the distribution of waiting times between elementary events belonging to the same saccade (left curve) and distribution of waiting times between saccades (right curve).
  • Figure 12 (c) is the distribution obtained after all the waiting times are mixed (the one we have before being able to separate the saccades from each other).
  • the rate of dissipated mechanical energy dE / dt is calculated as follows: the total dissipated energy is calculated as the sum DE of the energy A of the elementary events over a time interval At, the size of which is chosen as the minimum of the two values among:
  • a ac Acoustic energy of an elementary acoustic event N Number of elementary acoustic events included in x one saccade dN ac jdt: Frequency of elementary acoustic events
  • the first embodiment of the method for analyzing a structure 5 comprises:
  • a measurement of a saccade of said events comprising a measurement by technical measuring means 2, of a duration T, of a mechanical energy S or acoustic energy Sac and / or of a spatial extension x of this saccade and / or of a number of mechanical N or acoustic Nac events in this saccade and / or of the mechanical A or acoustic energies Aac of the events of this saccade, and / or a measurement of an event comprising a measurement by the technical measuring means a mechanical energy A or acoustic energy A ac of this event, and / or a temporal frequency of mechanical events dN / dt or acoustic events dN ac / dt at the time of this event, and / or a rate of dissipated mechanical energy dE / dt or an acoustic energy rate dE ac / dt at the time of this event and
  • the measurement of an event saccade includes:
  • a measurement by the technical means for measuring a duration T of this jerk of events a measurement by the technical means for measuring a duration T of this jerk of events.
  • the means 2 then directly measure the duration T of the acoustic signal or of the mechanical signal of the saccade and / or
  • the measurement of the mechanical A and acoustic energy A ac of an event can be obtained using several sensors distributed spatially around and / or inside the structure 5, making it possible to locate the event in the structure and thus take into account the possible attenuation of the signal during its propagation in order to determine with more precision the mechanical energy A and acoustic A ac of each event and / or in a third variant of the first embodiment of the method according to the invention, a measurement by the technical means 2 for measuring a spatial extension x of this saccade of damage events.
  • the means 2 can comprise video and / or echographic imaging means 6 and / or image correlation and / or ultrasound and / or X-ray or other in order to visualize the structure and its field of view. 'damage in two or three dimensions and measure x, as explained with reference to Figure 7, and / or
  • a measurement by the technical measuring means (22 and / or 6) of the number of mechanical events N (in a fourth variant of the first embodiment of the method according to the invention) or acoustic N ac (in a ninth variant of the first embodiment of the method according to the invention) in this saccade, and / or the measurement of an event comprises:
  • a measurement by the technical means of measuring a temporal frequency of mechanical events dN / dt in a sixth variant of the first embodiment of the method according to the invention) or acoustic dN ac / dt (in a tenth variant of the first embodiment of the method according to the invention) and / or a rate of dissipated mechanical energy dE / dt (in an eleventh variant of the method according to the invention) or a rate of acoustic energy dE ac / dt at the time of this event (in a twelfth variant of the method according to the invention).
  • Figure 2 illustrates:
  • Reference 8 in FIG. 2 corresponds to the failure of structure 5 and therefore to time t c on the x-axis in FIG. 2.
  • each peak 10 on part (b) therefore corresponds to a saccade (being too numerous, they are not all referenced).
  • each saccade of events includes at least three events.
  • FIG. 3 illustrates the method used to measure the energy S of mechanical event saccades from the mechanical response of FIG. 2. Preferably, this is done to measure S.
  • the mechanical energy S dissipated during each saccade is measured from the mechanical response of structure 5.
  • the response of the structure deviates from the linear elastic behavior.
  • We make the approximation see panel Figure 3 (a)) that the applied force remains constant during a saccade, which reproduces the mechanical response that the structure would have had under loading at an imposed force (our experiments being carried out with forced displacement).
  • This jerk begins when the force F ext falls and ends when the latter returns to its initial level. It is made up of a succession of acoustic events, the energy of which is represented by the vertical bars.
  • Its size Sac is defined as the sum of the energies A ac of each event of this saccade and the number N ac of acoustic events is obtained from the simple count of acoustic events recorded in this saccade.
  • the abscissa axis of FIG. 4 corresponds to the displacement A ext of the wall 7 putting pressure on the structure 5 in order to exert the force F ext (which is a compressive uniaxial loading) on the structure 5.
  • the means 3 determine (thanks to the means 2, in particular the sensors 22): o the acoustic energy A ac of each event of the saccade o
  • the acoustic energy S ac of the saccade (equal to the sum of the A ac ) o the number N ac of acoustic events of the saccade o the duration T of the saccade
  • N ac in a saccade is not equal to the number N of mechanical events included in this same saccade. These two quantities are related by the scale law N ac ⁇ N “.
  • FIG. 8 illustrates the evolution of the energy S, of the spatial extension x of the energy Sac, of A ac and of N ac of the saccades measured on structure 5 during the experiment. The rupture takes place around 540 s, when x reaches the size L of the structure.
  • the means 3 determine and / or follow the evolution of the energy S (Figure 8a) and / or of the spatial extension x ( Figure 8b), of the energy S ac ( Figure 8c), of the energy A ac ( Figure 8d), of N ac ( Figure 8e) of energy A, of N, of dN / dt, of dN ac / dt, and / or of T events or saccades as a function of time t and / or as a function of A ext for different events or saccades at different times t of the measurement of an event or of a saccade of events.
  • each saccade of events can include several tens of events.
  • Figure 5 illustrates a zoom on an event 11 marked by the marker 12 of figure 4.
  • the abscissa axis of FIG. 5 corresponds to time t.
  • FIG. 7 illustrates the variation in the level of damage to the cells making up structure 5 between the start and the end of a saccade, obtained by means 3 from the data of FIG. 6; this variation makes it possible to obtain an activity map of the saccade (top panels) highlighting (in gray level) the most active areas during the saccade in structure 5.
  • This activity map corresponds to the density field of mechanical energy pdis dissipated during the saccade.
  • This map is then thresholded in order to obtain on the panels at the bottom of the clusters (where adjacent zones in which the activity exceeds a certain threshold) making it possible to define, by means 3, the spatial extension x of the saccade.
  • the spatial extension of the saccade is defined as the length, in the direction of the localization band (i.e.
  • the means 3 follow or determine the evolution of the spatial extension x of the saccades as a function of time t and / or as a function of A ext , after a reiteration (of preferably at least 10 iterations) over time for different saccades at different instants t of the measurement of a saccade of events (comprising a measurement by the technical measuring means 2 of a spatial extension x of this saccade of events) .
  • a saccade of size S has the following spatial structure: the locations of zones of damage during the saccade are organized in clusters.
  • d f 1.1 (exactly or within plus or minus 10%) for a two-dimensional structure
  • d f 1.5 (exactly or to plus or minus 10%) for a three-dimensional structure.
  • the data r is calculated:
  • the data r is calculated as equal or proportional to the ratio x / L with L a size characteristic of the structure or of the material of the structure, x depending on the measurement of the respectively mechanical energy A or acoustic A ac of this event, x depending: on a constant respectively Ao or A ac o and on a constant do, and / or respectively A or A ac by a relation connecting x to respectively A 2 / df or A ac 2 / (a df) , d f being a constant, a being a constant x depending on respectively A or A ac preferably by the relation: respectively do.
  • ⁇ x or do.
  • (A ac / A ac o) 2 / (a df) x
  • x depending on the measurement of the number of respectively mechanical N or acoustic events N ac in this saccade, x depending on: a constant do, and / or respectively N or N ac by a relation connecting x to respectively N 2 / df or N ac 2 / (a df) , d f being a constant, a being a constant x depending on respectively N or N ac preferably by the relation: respectively do. (N) 2 / d ⁇ or do. (N ac ) 2 / (a df ⁇
  • DTo corresponds to the average waiting time between two successive saccades.
  • ATo is measured by means 2 and / or calculated by means 3.
  • AT a o (respectively AT ac o) are constants equal to the inverse of the smallest rate of dissipated mechanical energy (respectively rate of acoustic energy) generally measured far from failure.
  • do is dependent on the material of structure 5, and is stored by means 3.
  • do corresponds to the spatial extension of the smallest damage events which can be determined by the means 3 and / or directly in memory of means 3.
  • do corresponds to the elementary microstructural size of the material, such as its grain size. In the example of FIG. 1, do corresponds to the diameter of the cylinders making up the cellular material. a is equal to 2.6 (exactly or plus or minus 10%).
  • the value of a is stored by means 3.
  • d f is stored by means 3.
  • d f is equal to 1.1 (exactly or plus or minus 10%) for a two-dimensional structure and equal to 1.5 (exactly or plus or minus 10%) for a three-dimensional structure.
  • z is stored by means 3.z is equal to 0.57 (exactly or plus or minus 10%) for a two-dimensional structure and equal to 0.65 (exactly or plus or minus 10%) for a three-dimensional structure .
  • L L2 for the structure 5 in tension.
  • Ao energy of the smallest events
  • to (characteristic duration d 'a damage event) is measured by the device 1 by the means 2 (22 and / or 6) and / or calculated by the means 3 (for example by the data of FIG. 5) and / or stored by the means 3.
  • the first embodiment of the method according to the invention comprises:
  • the first embodiment of the method according to the invention comprises the calculation of the time t c .
  • each measurement of a saccade of events or each measurement of an event is measured at a measurement time t.
  • This first embodiment comprises, in particular for the calculation of t c :
  • a reiteration (preferably at least 10 iterations) over time for different saccades at different times t of the measurement of a saccade of events, and / or
  • the calculation of the time t c comprising a use and / or an interpolation and / or a regression of a function (the expression interpolation and / or a regression of a function can mean in the present description in general a description by a function) connecting t c , t and one among T, S, Sac, x, N, Nac, A, Aac, dN / dt, dNac / dt, dE / dt and dE ac / dt or the temporal evolution of a among T, S, Sac, x, N, Nac, A, A ac , dN / dt, dNac / dt, dE / dt and dEac / dt.
  • said function preferably comprising:
  • tcur is the time at which the means 3 determine t c , this calculation being based on several measurements at different times t prior to or equal to tcur.
  • Figure 10 illustrates: - On its part a), the prediction of the time to rupture t c from the evolution of the energy S of the saccades over the time range t ⁇ tcur.
  • the predicted breaking time t c predicted is represented as a function of tcur and compared with the breaking time t c actually measured during the experiment.
  • a linear regression of the function Y (X) then provides the time to rupture t c , which corresponds to the slope of the function Y (X).
  • the uncertainty on t c is deduced from the quality of the linear regression.
  • the elementary damage events the energy A of the elementary damage events for the fifth variant or their frequency (number of events per unit of time) dN / dt for the sixth variant
  • Figure 11 illustrates the evolution of the mechanical S and acoustic energy Sac of the saccades (panels (a) and (b)), of the energy A and A ac of the damage events and of the acoustic events, of their frequency temporal dN / dt and dN ac / dt and the spatial extension x of the saccades, as a function of the residual life (t c -t) of the structure. Power laws are used to predict the time to break t c by following the procedure with reference to figure 10.
  • Figure 13 is an experimental proof of concept of the relevance of the method according to the invention for more complex materials (such as plaster) than the 2D cellular material of Figure 1 or 6.
  • the sample is a plaster cylinder (diameter - 20 mm; height - 30 mm).
  • nuclear nuclear structures, both metal alloy tanks and concrete structures of power plant works, are subject to strong constraints (of mechanical origin, but also sometimes of thermal or even radioactive origin ) which put their mechanical integrity to the test, over particularly long periods of time of up to several decades. These structures or materials are closely monitored, because risk prevention in this type of activity plays a central role. Access to the signals necessary for the implementation of the technology is therefore relatively easy. The method described in this invention potentially makes it possible to decipher these signals, and thus to estimate the state of damage of the structure as well as the duration over which it can still remain in service.
  • aeronautics the materials used in the fuselage of an airplane (such as its wings, for example) are particularly monitored, because of the serious accidents that a rupture could cause.
  • the proposed technology makes it possible to translate the signals (of deformation, of acoustic emission, etc.) measured in situ, in flight or at rest, in terms of the level of damage. It thus makes it possible to determine the level of wear of the device. This analysis can make it possible to establish more precisely the number of flights that an aircraft can still perform before being scrapped, this question remaining a major technological and commercial issue in this sector.

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Abstract

L'invention concerne un procédé d'analyse d'une structure, comprenant : - une mesure d'une durée T, d'une énergie mécanique S ou acoustique Sac et/ou d'une extension spatiale ξ d'une saccade et/ou d'un nombre d'évènements mécaniques N ou acoustiques Nac dans cette saccade et/ou des énergies mécaniques A ou acoustiques Aac des évènements de cette saccade, et/ou - une mesure d'une énergie mécanique A ou acoustique Aac d'un évènement, et/ou d'une fréquence temporelle d'évènements mécaniques dN/dt ou acoustiques dNac/dt, et/ou d'un taux d'énergie mécanique dissipée dE/dt ou d'un taux d'énergie acoustique dEac/dt au moment de cet évènement, et - en fonction de la mesure d'un évènement et/ou de la mesure d'une saccade d'évènements, un calcul par des moyens techniques de calcul d'une donnée r représentative d'un état de santé de la structure ou d'un temps tc de ruine de la structure.

Description

DESCRIPTION
TITRE : Procédé et dispositif d'analyse d'une structure.
Domaine technique
La présente invention concerne un procédé d'analyse de la santé mécanique d'un solide ou d'une structure. Elle concerne aussi un dispositif pour mettre en œuvre ce procédé.
Un tel dispositif permet à un utilisateur de surveiller une structure comme par exemple un pont ou un bâtiment. Le domaine de l'invention relève plus particulièrement mais de manière non limitative, du génie civil, du génie mécanique et des secteurs des transports et de l'énergie.
Etat de la technique antérieure
On connaît des techniques selon l'état de l'art qualifiées de post-mortem ou d'analyse de défaillance d'une structure, qui reposent alors sur l'analyse des fragments d'un matériau rompu après la défaillance de cette structure.
On connaît aussi des techniques selon l'état de l'art qui se positionnent dans le domaine de la surveillance de structure, qui est une science de l'ingénieur qui consiste à surveiller la bonne santé mécanique d'une structure à travers la mesure de sa réponse mécanique au cours de son utilisation à l'aide de capteurs.
Cependant, comme inconvénient, de telles techniques de monitoring manquent souvent de robustesse, étant limitées à un cas d'usage correspondant à un type de matériau utilisé dans un type de structure. Anticiper la ruine des structures et des solides dans des contextes aussi variés que le génie civil avec la surveillance des structures en béton ou les transports avec la surveillance d'appareils faits d'alliage métallique ou de composites à base polymères reste un défi majeur pour les ingénieurs.
Pour mettre en œuvre une telle démarche, il existe toutefois de nombreux capteurs qui permettent d'« écouter » et surveiller les structures au cours du temps, comme par exemple des jauges de déformation ou des microphones permettant d'enregistrer les signaux acoustiques émis par la structure. Ces signaux montrent en général une évolution extrêmement intermittente de la réponse mécanique des structures, caractérisée par de courtes périodes de forte activité, séparées par des périodes de silence. On parle de « crackling noise » (ou crépitement en français), qui montre une certaine similarité avec la dynamique des tremblements de terre. Depuis une vingtaine d'année, plusieurs travaux ont cherché à comprendre et décrire ces signaux. Toutefois, déchiffrer ces signaux et ainsi les mettre à profit pour anticiper la ruine d'une structure reste encore hors d'atteinte dans la mesure où leurs propriétés statistiques ainsi que leur lien avec l'évolution de la santé mécanique de la structure demeurent mal compris, ce qui est un inconvénient.
La but de la présente invention est de résoudre au moins partiellement au moins un de ces inconvénients de l'état de l'art.
Exposé de l'invention
Nous proposons d'atteindre cet objectif avec un procédé d'analyse d'une structure, comprenant :
- pour au moins une saccade de plusieurs évènements situés à l'intérieur de la structure, chaque évènement étant un évènement d'endommagement mécanique ou un évènement acoustique:
• une mesure d'une saccade desdits évènements comprenant une mesure par des moyens techniques de mesure, d'une durée T, d'une énergie mécanique S ou acoustique Sac et/ou d'une extension spatiale x de cette saccade et/ou d'un nombre d'évènements mécaniques N ou acoustiques Nac dans cette saccade et/ou des énergies mécaniques A ou acoustiques Aac des évènements de cette saccade, et/ou
• une mesure d'un évènement comprenant une mesure par les moyens techniques de mesure d'une énergie mécanique A ou acoustique Aac de cet évènement, et/ou d'une fréquence temporelle d'évènements mécaniques dN/dt ou acoustiques dNac/dt au moment de cet évènement, et/ou d'un taux d'énergie mécanique dissipée dE/dt ou d'un taux d'énergie acoustique dEac/dt au moment de cet évènement et
- en fonction de la mesure d'un évènement et/ou de la mesure d'une saccade d'évènements, un calcul par des moyens techniques de calcul d'une donnée r représentative d'un état de santé de la structure ou d'un temps tcde ruine de la structure.
La mesure d'une saccade d'évènements peut comprendre une mesure par les moyens techniques de mesure d'une durée T de cette saccade d'évènements. La mesure d'une saccade d'évènements peut comprendre une mesure par les moyens techniques de mesure d'une énergie mécanique S ou acoustique Sac de cette saccade d'évènements.
La mesure d'énergie mécanique S ou acoustique Sac peut être obtenue par plusieurs capteurs répartis spatialement autour et/ou à l'intérieur de la structure.
La mesure d'une saccade d'évènements peut comprendre une mesure par les moyens techniques de mesure d'une extension spatiale x de cette saccade d'évènements.
La mesure d'un évènement peut comprendre une mesure par les moyens techniques de mesure d'une énergie mécanique A ou acoustique Aac de cet évènement.
La mesure d'une saccade d'évènements peut comprendre une mesure par les moyens techniques de mesure du nombre d'évènements mécaniques N ou acoustiques Nac dans cette saccade.
La mesure d'un évènement peut comprendre une mesure par les moyens techniques de mesure d'une fréquence temporelle d'évènements mécaniques dN/dt ou acoustiques dNac/dt.
La mesure d'un événement peut comprendre une mesure par les moyens techniques de mesure d'un taux d'énergie mécanique dissipée dE/dt ou d'un taux d'énergie acoustique dEac/dt.
Le calcul peut comprendre un calcul de la donnée r représentative de l'état de santé de la structure.
La donnée r peut être calculée comme égale ou proportionnelle au rapport x/L avec L une taille caractéristique de la structure ou du matériau composant la structure et x la mesure d'une extension spatiale x d'une saccade d'évènements.
La donnée r peut être calculée comme égale ou proportionnelle au rapport x /L avec L une taille caractéristique de la structure ou du matériau composant la structure, x dépendant de la mesure de l'énergie respectivement S ou Sac d'une saccade d'évènements, x dépendant:
- d'une constante respectivement Ao ou Aaco et d'une constante do, et/ou
- de respectivement S ou Sac par une relation reliant x à respectivement S1/df ou Sac1/(a df), df étant une constante, a étant une constante x dépendant de respectivement S ou Sac de préférence par la relation : respectivement do.(S/Ao)1/d^ ou do.(Sac/Aaco)1/(a-df^ a peut être sensiblement égal à 2,6, et/ou df peut être sensiblement égal à 1,1 pour une structure bidimensionnelle et sensiblement égal à 1,5 pour une structure tridimensionnelle.
Le la donnée r peut être calculée comme égale ou proportionnelle au rapport x/L avec L une taille caractéristique de la structure ou du matériau composant la structure, x dépendant de la mesure de la durée T d'une saccade d'évènements, x dépendant : d'une constante t0 et d'une constante do, et/ou
- de T par une relation reliant x à (T)1/z, z étant une constante de préférence sensiblement égale à 0,57, x dépendant de T de préférence par la relation x = (T/x0)1/z.do Le procédé selon l'invention peut comprendre :
- une mesure de-co comme étant la plus petite durée d'évènement mesurée de l'au moins une saccade, et/ou
- une mesure de respectivement Ao ou Aaco comme étant l'énergie des plus petits évènements respectivement mécanique ou acoustique mesurée de l'au moins une saccade.
La donnée r peut être calculée comme égale ou proportionnelle au rapport x/L avec L une taille caractéristique de la structure ou du matériau de la structure, x dépendant de la mesure de l'énergie respectivement mécanique A ou acoustique Aac de cet évènement, x dépendant :
- d'une constante respectivement Ao ou Aaco et d'une constante do, et/ou
- de respectivement A ou Aac par une relation reliant x à respectivement A2/df ou Aac 2/(a df), df étant une constante, a étant une constante x dépendant de respectivement A ou Aac de préférence par la relation : respectivement do. (A/ Ao)2/£|ί=x ou do.(Aac/Aaco)2/(a df) =x
La donnée r peut être calculée comme égale ou proportionnelle au rapport x/L avec L une taille caractéristique de la structure ou du matériau de la structure, x dépendant de la mesure du nombre d'évènements respectivement mécaniques N ou acoustiques Nac dans cette saccade, x dépendant : d'une constante do, et/ou
- de respectivement N ou Nac par une relation reliant x à respectivement N2/df ou Nac 2/(a df), df étant une constante, a étant une constante x dépendant de respectivement N ou Nac de préférence par la relation : respectivement do.(N)2/d^ ou do.(Nac)2/(a-df^
La donnée r peut être calculée comme égale ou proportionnelle au rapport x/L avec L une taille caractéristique de la structure ou du matériau composant la structure, x dépendant de la mesure de la fréquence d'évènements respectivement mécaniques dN/dt ou acoustiques dNac/dt, x dépendant : d'une constante DTo et d'une constante do, et/ou
- de respectivement dN/dt ou dNac/dt par une relation reliant x à respectivement (dN/dt)2/df ou (dNac/dt) 2/(a-df), df étant une constante, a étant une constante x dépendant de respectivement dN/dt ou dNac/dt de préférence par la relation : respectivement do.(ATo.dN/dt)2/d^ ou do.(AT0.dNac/dt)2/'a df^
La donnée r peut être calculée comme égale ou proportionnelle au rapport x/L avec L une taille caractéristique de la structure ou du matériau composant la structure, x dépendant de la mesure d'un taux d'énergie mécanique dissipée dE/dt ou d'un taux d'énergie acoustique dEac/dt, x dépendant :
- d'une constante respectivement ATao ou ATaco, et d'une constante do, et/ou
- de respectivement dE/dt ou dEac/dt par une relation reliant x à respectivement (d E/dt)1/df ou (dEac/dt) 1/(a-df), df étant une constante, a étant une constante x dépendant de respectivement dE/dt ou dEac/dt de préférence par la relation : respectivement do.(ATao.dE/dt)1/d^ ou do. ATaco.dEac/dt)1^·^
Le calcul peut comprendre le calcul du temps tc.
La mesure d'une saccade d'évènements ou la mesure d'un évènement peut être mesurée à un temps de mesure t, le calcul du temps tc comprenant de préférence une utilisation et/ou une interpolation et/ou une régression d'une fonction (l'expression interpolation et/ou une régression d'une fonction pouvant signifier ici de manière générale une description par une fonction) reliant tc, t et un parmi T, S, Sac, x, N, Nac, A, Aac, dN/dt et dNac/dt (et même éventuellement dE/dt et dEac/dt) ou l'évolution temporelle d'un parmi T, S, Sac, x, N, Nac, A, Aac, dN/dt et dNac/dt (et même éventuellement dE/dt et dEac/dt) ladite fonction comprenant de préférence :
S = Bo/(tc-t)p avec Bo une constante, ou A= Co/(tc-t)p/2 avec Co une constante, ou T = Do/(tc-t)p z/df avec Do une constante, ou x= Eo/(tc-t) p /df avec Eo une constante, ou N = Fo/(tc-t)p/2 avec Fo une constante, ou dN/dt = Go/(tc-t)p/2 avec Go une constante, ou Sac =Ho/(tc-t)ap avec Ho une constante, ou Aac = Ko/(tc-t)ap/2 avec Ko une constante, ou Nac = Lo/(tc-t)ap/2 avec Lo une constante, ou dNac/dt = Mo/(tc-t)ap/2 avec Mo une constante, ou dE/dt = No/(tc-t)p avec No une constante, ou dEac/dt = Oo/(tc-t)ap avec Oo une constante, avec de préférence b =0,5 et a = 2,6.
La mesure de saccades d'évènements ou la mesure d'évènements peut être mesurée de manière à déterminer et/ou suivre une évolution temporelle de un parmi T, S, Sac, x, N, Nac, A, Aac, dN/dt et dNac/dt (et même éventuellement dE/dt et dEac/dt) en fonction du temps de mesure t, le calcul du temps tc comprenant de préférence une utilisation et/ou une interpolation et/ou une régression d'une fonction (l'expression interpolation et/ou une régression d'une fonction pouvant signifier ici de manière générale une description par une fonction) reliant tc, t et l'évolution temporelle d'un parmi T, S, Sac, x, N, Nac, A, Aac, dN/dt et dNac/dt (et même éventuellement dE/dt et dEac/dt) ladite fonction comprenant de préférence :
S = Bo/(tc-t)p avec Bo une constante, ou A= Co/(tc-t)p/2 avec Co une constante, ou T = Do/(tc-t)p z/df avec Do une constante, ou x= Eo/(tc-t) p /df avec Eo une constante, ou N = Fo/(tc-t)p/2 avec Fo une constante, ou dN/dt = Go/(tc-t)p/2 avec Go une constante, ou Sac =Ho/(tc-t)ap avec Ho une constante, ou Aac = Ko/(tc-t)ap/2 avec Ko une constante, ou Nac = Lo/(tc-t)ap/2 avec Lo une constante, ou dNac/dt = Mo/(tc-t)ap/2 avec Mo une constante, ou dE/dt = No/(tc-t)p avec No une constante, ou dEac/dt = Oo/(tc-t)“P avec Oo une constante, avec de préférence b =0,5 et a = 2,6.
Il y a de préférence un rapport supérieur ou égal à deux entre la plus petite et la plus grande valeur de T, S, Sac, x, N, Nac, A, Aac, dN/dt , dNac/dt, dE/dt ou dEac/dt enregistrées.
Chaque saccade d'évènements comprend de préférence au moins trois évènements.
Suivant encore un autre aspect de l'invention, il est proposé un dispositif d'analyse d'une structure, comprenant :
- pour au moins une saccade de plusieurs évènements situés à l'intérieur de la structure, chaque évènement étant un évènement d'endommagement mécanique ou un évènement acoustique, des moyens techniques de mesure:
• agencés pour effectuer une mesure d'une saccade desdits évènements comprenant une mesure d'une durée T, d'une énergie mécanique S ou acoustique Sac et/ou d'une extension spatiale x de cette saccade et/ou d'un nombre d'évènements mécaniques N ou acoustiques Nac dans cette saccade et/ou des énergies mécaniques A ou acoustiques Aac des évènements de cette saccade, et/ou
• agencés pour effectuer une mesure d'un évènement comprenant une mesure d'une énergie mécanique A ou acoustique Aac de cet évènement, et/ou d'une fréquence temporelle d'évènements mécaniques dN/dt ou acoustiques dNac/dt au moment de cet évènement, et/ou d'un taux d'énergie mécanique dissipée dE/dt ou d'un taux d'énergie acoustique dEac/dt au moment de cet évènement
- des moyens de calcul agencés et/ou programmés pour, en fonction de la mesure d'un évènement et/ou de la mesure d'une saccade d'évènements, calculer une donnée r représentative d'un état de santé de la structure ou d'un temps tc de ruine de la structure.
Les moyens techniques de mesure peuvent être agencés pour effectuer une mesure d'une durée T de cette saccade d'évènements.
Les moyens techniques de mesure peuvent être agencés pour effectuer une mesure d'une énergie mécanique S ou acoustique Sac de cette saccade d'évènements.
Les moyens techniques de mesure peuvent comprendre plusieurs capteurs répartis spatialement autour et/ou à l'intérieur de la structure. Les moyens techniques de mesure peuvent être agencés pour effectuer une mesure d'une extension spatiale x de cette saccade d'évènements.
Les moyens techniques de mesure peuvent être agencés pour effectuer une mesure d'une énergie mécanique A ou acoustique Aacde cet évènement.
Les moyens techniques de mesure peuvent être agencés pour effectuer une mesure du nombre d'évènements mécaniques N ou acoustiques Nac dans cette saccade.
Les moyens techniques de mesure peuvent être agencés pour effectuer une mesure d'une fréquence temporelle d'évènements mécaniques dN/dt ou acoustiques dNac/dt.
Les moyens techniques de mesure peuvent être agencés pour effectuer une mesure d'un taux d'énergie mécanique dissipée dE/dt ou d'un taux d'énergie acoustique dEac/dt.
Les moyens de calcul peuvent être agencés et/ou programmés pour calculer la donnée r représentative de l'état de santé de la structure.
Les moyens de calcul peuvent être agencés et/ou programmés pour calculer la donnée r comme égale ou proportionnelle au rapport x/L avec L une taille caractéristique de la structure ou du matériau composant la structure et x la mesure d'une extension spatiale x d'une saccade d'évènements.
Les moyens de calcul peuvent être agencés et/ou programmés pour calculer la donnée r comme égale ou proportionnelle au rapport x /L avec L une taille caractéristique de la structure ou du matériau composant la structure, x dépendant de la mesure de l'énergie respectivement S ou Sac d'une saccade d'évènements, x dépendant:
- d'une constante respectivement Ao ou Aaco et d'une constante do, et/ou
- de respectivement S ou Sac par une relation reliant x à respectivement S1/df ou Sac1/(a df), df étant une constante, a étant une constante x dépendant de respectivement S ou Sac de préférence par la relation : respectivement do.(S/Ao)1/d^ ou do.(Sac/Aaco)1/(“-df^ a est de préférence sensiblement égal à 2,6, et/ou df est de préférence sensiblement égal à 1,1 pour une structure bidimensionnelle et sensiblement égal à 1,5 pour une structure tridimensionnelle.
Les moyens de calcul peuvent être agencés et/ou programmés pour calculer la donnée r comme égale ou proportionnelle au rapport x/L avec L une taille caractéristique de la structure ou du matériau composant la structure, x dépendant de la mesure de la durée T d'une saccade d'évènements, x dépendant : d'une constante t0 et d'une constante do, et/ou
- de T par une relation reliant x à (T)1/z, z étant une constante de préférence sensiblement égale à 0,57, x dépendant de T de préférence par la relation x = (T/x0)1/z.do
Les moyens techniques de mesure peuvent être agencés pour effectuer :
- une mesure de-co comme étant la plus petite durée d'évènement mesurée de l'au moins une saccade, et/ou
- une mesure de respectivement Ao ou Aaco comme étant l'énergie des plus petits évènements respectivement mécanique ou acoustique mesurée de l'au moins une saccade.
Les moyens de calcul peuvent être agencés et/ou programmés pour calculer la donnée r comme égale ou proportionnelle au rapport x/L avec L une taille caractéristique de la structure ou du matériau de la structure, x dépendant de la mesure de l'énergie respectivement mécanique A ou acoustique Aac de cet évènement, x dépendant :
- d'une constante respectivement Ao ou Aaco et d'une constante do, et/ou
- de respectivement A ou Aac par une relation reliant x à respectivement A2/df ou Aac 2/(a df), df étant une constante, a étant une constante x dépendant de respectivement A ou Aac de préférence par la relation : respectivement do. (A/ Ao)2/£|ί=x ou do.(Aac/Aaco)2/(a df) =x
Les moyens de calcul peuvent être agencés et/ou programmés pour calculer la donnée r comme égale ou proportionnelle au rapport x/L avec L une taille caractéristique de la structure ou du matériau de la structure, x dépendant de la mesure du nombre d'évènements respectivement mécaniques N ou acoustiques Nac dans cette saccade, x dépendant : d'une constante do, et/ou
- de respectivement N ou Nac par une relation reliant x à respectivement N2/df ou Nac 2/(a df), df étant une constante, a étant une constante x dépendant de respectivement N ou Nac de préférence par la relation : respectivement do.(N)2/d^ ou do.(Nac)2/(a df^
Les moyens de calcul peuvent être agencés et/ou programmés pour calculer la donnée r comme égale ou proportionnelle au rapport x/L avec L une taille caractéristique de la structure ou du matériau composant la structure, x dépendant de la mesure de la fréquence d'évènements respectivement mécaniques dN/dt ou acoustiques dNac/dt, x dépendant : d'une constante DTo et d'une constante do, et/ou
- de respectivement dN/dt ou dNac/dt par une relation reliant x à respectivement (dN/dt)2/df ou (dNac/dt) 2/(a-df), df étant une constante, a étant une constante x dépendant de respectivement dN/dt ou dNac/dt de préférence par la relation : respectivement do.(ATo.dN/dt)2/d^ ou do.(ATo.dNac/dt)2/(a df^
Les moyens de calcul peuvent être agencés et/ou programmés pour calculer la donnée r comme égale ou proportionnelle au rapport x/L avec L une taille caractéristique de la structure ou du matériau composant la structure, x dépendant de la mesure d'un taux d'énergie mécanique dissipée dE/dt ou d'un taux d'énergie acoustique dEac/dt, x dépendant :
- d'une constante respectivement ATao ou ATaco, et d'une constante do, et/ou
- de respectivement dE/dt ou dEac/dt par une relation reliant x à respectivement (dE/dt)1/df ou (dEac/dt) 1/(a-df), df étant une constante, a étant une constante x dépendant de respectivement dE/dt ou dEac/dt de préférence par la relation : respectivement do.(ATao.dE/dt)1/d^ ou do. ATaco.dEac/dt)1^·^
Les moyens de calcul peuvent être agencés et/ou programmés pour calculer le temps tc.
Les moyens techniques de mesure peuvent être agencés pour effectuer la mesure d'une saccade d'évènements ou la mesure d'un évènement à un temps de mesure t, les moyens de calcul étant de préférence agencés et/ou programmés pour calculer le temps tc par une utilisation et/ou une interpolation et/ou une régression d'une fonction (l'expression interpolation et/ou une régression d'une fonction pouvant signifier ici de manière générale une description par une fonction) reliant tc, t et un parmi T, S, Sac, x, N, Nac, A, Aac, dN/dt et dNac/dt (et même éventuellement dE/dt et dEac/dt) ou l'évolution temporelle d'un parmi T, S, Sac, x, N, Nac, A, Aac, dN/dt et dNac/dt (et même éventuellement dE/dt et dEac/dt) ladite fonction comprenant de préférence :
S = Bo/(tc-t)p avec Bo une constante, ou A= Co/(tc-t)p/2 avec Co une constante, ou T = Do/(tc-t)p z/df avec Do une constante, ou x= Eo/(tc-t)p/df avec Eo une constante, ou N = Fo/(tc-t)p/2 avec Fo une constante, ou dN/dt = Go/(tc-t)p/2 avec Go une constante, ou Sac =Ho/(tc-t)a |3 avec Ho une constante, ou Aac = Ko/(tc-t)a p/2 avec Ko une constante, ou Nac = Lo/(tc-t)a p/2 avec Lo une constante, ou dNac/dt = Mo/(tc-t)a p/2 avec Mo une constante, ou dE/dt = No/(tc-t)p avec No une constante, ou dEac/dt = Oo/(tc-t)“ P avec Oo une constante, avec de préférence b =0,5 et a = 2,6.
Les moyens techniques de mesure peuvent être agencés pour effectuer la mesure de saccades d'évènements ou la mesure d'évènements est mesurée de manière à déterminer et/ou suivre une évolution temporelle de un parmi T, S, Sac, x, N, Nac, A, Aac, dN/dt et dNac/dt (et même éventuellement dE/dt et dEac/dt) en fonction du temps de mesure t, les moyens de calcul étant de préférence agencés et/ou programmés pour calculer le temps tc par une utilisation et/ou une interpolation et/ou une régression d'une fonction (l'expression interpolation et/ou une régression d'une fonction pouvant signifier ici de manière générale une description par une fonction) reliant tc, t et l'évolution temporelle d'un parmi T, S, Sac, x, N, Nac, A, Aac, dN/dt et dNac/dt (et même éventuellement dE/dt et dEac/dt) ladite fonction comprenant de préférence :
S = Bo/(tc-t)p avec Bo une constante, ou A= Co/(tc-t)p/2 avec Co une constante, ou T = Do/(tc-t)p z/df avec Do une constante, ou x= Eo/(tc-t)p/df avec Eo une constante, ou N = Fo/(tc-t)p/2 avec Fo une constante, ou dN/dt = Go/(tc-t)p/2 avec Go une constante, ou Sac =Ho/(tc-t)a |3 avec Ho une constante, ou Aac = Ko/(tc-t)a p/2 avec Ko une constante, ou Nac = Lo/(tc-t)a p/2 avec Lo une constante, ou dNac/dt = Mo/(tc-t)a p/2 avec Mo une constante, ou dE/dt = No/(tc-t)p avec No une constante, ou dEac/dt = Oo/(tc-t)“ P avec Oo une constante, avec de préférence b =0,5 et a = 2,6.
Il y a de préférence un rapport supérieur ou égal à deux entre la plus petite et la plus grande valeur de T, S, Sac, x, N, Nac, A, Aac, dN/dt , dNac/dt , dE/dt ou dEac/dt enregistrées.
Chaque saccade d'évènements comprend de préférence au moins trois évènements.
Description des figures et modes de réalisation
D'autres avantages et particularités de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de mises en œuvre et de modes de réalisation nullement limitatifs, et des dessins annexés suivants :
[Fig. 1] la figure 1 illustre sur sa partie (a) un premier mode de réalisation de dispositif selon l'invention analysant une structure 5, et est le mode de réalisation préféré de dispositif selon l'invention, et sur sa partie (b) un gros plan de la structure
[Fig. 2] la figure 2 illustre la réponse mécanique de la structure de la figure 1 ainsi que, sur la partie (a) le signal acoustique enregistré au cours du chargement de la structure mettant en évidence les saccades d'évènements acoustiques d'énergie Sac, et sur la partie (b) l'évolution de l'énergie mécanique dissipée mettant en évidence les saccades d'évènements d'endommagement mécanique d'énergie S.
[Fig. 3] la figure 3 illustre la méthode employée pour mesurer l'énergie S des saccades d'évènement mécanique à partir de la réponse mécanique de la figure 2,
[Fig. 4] la figure 4 est un zoom sur une des saccades d'évènements acoustiques du signal acoustique de la figure 2(a),
[Fig. 5] la figure 5 est un zoom sur un évènement acoustique au cours de la saccade de la figure 4, cet évènement étant marqué par une étoile 12 sur la figure 4,
[Fig. 6] la figure 6 illustre la forme de chacune des cellules composant la structure de la figure 1 au fur et à mesure du chargement de la figure 2, cette forme étant suivie au cours du chargement à l'aide d'une caméra, de sorte à pouvoir suivre leur niveau d'endommagement, [Fig. 7] la figure 7 illustre la méthode employée pour mesurer l'extension spatiale de trois saccades de différentes tailles ayant eu lieu à différents instants à partir des images fournies par la caméra,
[Fig. 8] la figure 8 illustre l'évolution (a) de l'énergie des saccades d'évènement d'endommagement mécanique, (b) de leur extension spatiale, (c) de l'énergie des saccades d'évènements acoustiques, (d) de l'énergie des évènements acoustiques et (e) du nombre d'évènements acoustiques par saccade mesurés au cours d'une expérience typique, la rupture ayant lieu vers 540 s, quand x atteint la taille L de la structure,
[Fig. 9] la figure 9 illustre la détermination de l'extension spatiale x des saccades à partir (a) de l'énergie mécanique S des saccades mécanique, (b) de leur énergie acoustique Sac, (c) de l'énergie Aac des évènements acoustiques, et (d) du nombre d'évènements acoustique Nac par saccades mesurés au cours d'une expérience et représentées sur les différents panneaux de la Fig. 8 ; la rupture a lieu vers 540 s, quand à la fois xd, xbao, xA3o et xN3e atteignent la taille L de la structure,
[Fig. 10] la figure 10 illustre sur sa partie (a) une prédiction du temps à rupture tc à partir de l'évolution de l'énergie mécanique S des saccades sur la gamme de temps t < tcur et sur sa partie (b) le temps prédit tc predit représenté en fonction de tcur et comparé avec le temps de ruine tc effectivement mesuré au cours de l'expérience,
[Fig. 11] la figure 11 illustre, en fonction de la durée de vie résiduelle (tc-t) de la structure, l'évolution (a) de l'énergie mécanique S des saccades, (b) de leur énergie acoustique Sac, (c) de l'énergie A des évènements d'endommagement, (d) de l'énergie Aac des évènements acoustiques, (e) de la fréquence temporelle des évènements d'endommagement dN/dt, (f) de la fréquence temporelle des évènements acoustiques dNac/dt, et (g) de l'extension spatiale x des saccades. Les lois de puissance représentées par des lignes droites dans cette représentation logarithmique peuvent être utilisées pour prédire le temps à rupture tc en suivant la procédure décrite en référence à la figure 10,
[Fig. 12] la figure 12 illustre différentes données permettant de distinguer deux évènements élémentaires successifs appartenant à deux saccades différentes, et [Fig. 13] la figure 13 est une preuve de concept expérimentale de la pertinence du procédé selon l'invention pour des matériaux plus complexes (tel que du plâtre) que le matériau cellulaire 2D de la figure 1 ou 6.
Ces modes de réalisation étant nullement limitatifs, on pourra notamment considérer des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites ou illustrées par la suite isolées des autres caractéristiques décrites ou illustrées (même si cette sélection est isolée au sein d'une phrase comprenant ces autres caractéristiques), si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure. Cette sélection comprend au moins une caractéristique de préférence fonctionnelle sans détails structurels, et/ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie uniquement est suffisante pour conférer un avantage technique ou à différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure.
On va tout d'abord décrire, en référence aux figures 1 à 13, un premier mode de réalisation de dispositif 1 selon l'invention mettant en œuvre un premier mode de réalisation de procédé selon l'invention.
Le dispositif 1 repose sur la compréhension quantitative du lien entre l'intermittence observée au cours de la réponse mécanique des solides et des structures et l'évolution de la santé mécanique d'un tel solide ou d'une telle structure. En particulier, elle met à profit cette compréhension fine pour prévenir la ruine des structures à partir du traitement statistique des signaux mécaniques et acoustiques émis.
La présente invention permet de déchiffrer la réponse mécanique d'un matériau ou d'une structure 5 afin de prévoir sa ruine avant que celle-ci n'intervienne. Les solides et structures soumis à une compression ou un cisaillement extérieur présentent le mode de ruine suivant : ils s'endommagent progressivement jusqu'à un certain seuil de localisation (correspondant à un niveau de chargement critique) au-delà duquel cet endommagement se localise selon une bande de localisation. Au-delà de ce seuil, le matériau ou la structure n'est plus capable de supporter de contraintes mécaniques : les déformations s'accumulent le long d'une bande qui va d'une extrémité à l'autre de l'échantillon, et le matériau se sépare en deux parties distinctes : on parle de ruine ou rupture de la structure. Si celle-ci n'a pas été anticipée, cette ruine peut avoir des conséquences dramatiques, aussi bien d'un point de vue économique que d'un point de vue sûreté.
Dans le cas d'une traction exercée sur la structure 5, la ruine sera entraînée par l'amorçage, puis la propagation d'une fissure. La présente invention permet de prévoir l'amorçage de la fissure à partir du traitement statistique des signaux émis par la structure.
Le dispositif 1 d'analyse d'une structure 5, comprend :
- pour au moins une saccade 10 de plusieurs évènements situés à l'intérieur de la structure 5, chaque évènement étant un évènement d'endommagement mécanique ou un évènement acoustique 11, des moyens techniques 2 de mesure:
• agencés pour effectuer une mesure d'une saccade desdits évènements comprenant une mesure d'une durée T, d'une énergie mécanique S ou acoustique Sac et/ou d'une extension spatiale x de cette saccade et/ou d'un nombre d'évènements mécaniques N ou acoustiques Nac dans cette saccade et/ou des énergies mécaniques A ou acoustiques Aac des évènements de cette saccade, et/ou
• agencés pour effectuer une mesure d'un évènement comprenant une mesure d'une énergie mécanique A ou acoustique Aac de cet évènement, et/ou d'une fréquence temporelle d'évènements mécaniques dN/dt ou acoustiques dNac/dt au moment de cet évènement, et/ou d'un taux d'énergie mécanique dissipée dE/dt ou d'un taux d'énergie acoustique dEac/dt au moment de cet évènement
- des moyens de calcul 3 agencés et/ou programmés pour, en fonction de la mesure d'un évènement et/ou de la mesure d'une saccade d'évènements, calculer une donnée r représentative d'un état de santé de la structure ou d'un temps tc de ruine de la structure.
Chacun des moyens du dispositif 1 est un moyen technique. Typiquement, les moyens de calcul 3 comprennent au moins un ordinateur, une unité centrale ou de calcul, un circuit électronique analogique (de préférence dédié), un circuit électronique numérique (de préférence dédié), et/ou un microprocesseur (de préférence dédié), et/ou des moyens logiciels.
Le temps tcpeut être un instant (par exemple une date et/ou une heure) prévu pour la rupture ou ruine de la structure ou une distance temporelle (durée, par exemple dans 3 mois, 7 jours et 15 heures) à la rupture ou ruine de la structure. On considère la grandeur L à laquelle x est comparée afin d'évaluer la santé mécanique de la structure: o si la structure 5 est sous compression: L est la taille caractéristique de la structure selon la direction dans laquelle la bande de localisation va émerger. Dans l'exemple de la Fig. 1, la bande de localisation est orientée selon l'axe horizontal, perpendiculairement à la direction d'application de la force extérieure Fext, qui est appliquée selon l'axe vertical. La longueur L est donc la taille de la structure selon l'axe horizontale c'est-à- dire sa largeur, comme représenté sur la Fig. lb. o si la structure 5 est sous traction: L est une taille caractéristique du matériau composant la structure, donnée par la relation L = pi/8 (Kc/ac)2 où Kc est la ténacité du matériau (en Pa.m1/2) et ac est la contrainte à rupture en traction du matériau (ou contrainte cohésive) (en Pa). L est également appelée la longueur de la zone cohésive, et représente la taille de la zone endommagée présent en avant d'une fissure. Dans la pratique, cette grandeur varie de quelques centaines de microns pour les alliages métalliques à quelques millimètres pour les bétons.
On considérera par la suite le cas de L pour une force en compression, mais la présente description reste valable pour un L tel que défini ci-dessus pour une force Fext en traction, la structure pouvant être surveillée par le procédé selon l'invention en compression ou traction (ou les deux à la fois, le procédé selon l'invention étant alors mis en œuvre simultanément deux fois respectivement pour les deux différentes définitions de L de la structure 5 en compression ou en structure)
La figure 1 est une photo d'une structure 5 parallélépipédique de taille L = 18 cm sous compression. Elle est constituée d'un matériau cellulaire composé d'environ 1300 cylindres creux élastiques en polymère et est soumis à un chargement uni-axial compressif 4.
Chacune des références 22 des moyens de mesure 2 sur la figure 1 est un capteur acoustique agencé pour mesurer l'énergie acoustique Aac des évènements acoustiques intervenant lors de l'endommagement de la structure 5 précédant sa ruine.
Dans cette variante, les moyens 2 peuvent comprendre :
- au moins un capteur acoustique 22, qui permet de mesurer l'énergie acoustique Sac des saccades, leur durée T, l'énergie acoustique Aac des évènements constituant les saccades, leur fréquence temporelle dNac/dt ainsi que le nombre Nac d'évènements acoustiques par saccade, et/ou
- des moyens d'imagerie 6 vidéo et/ou par ultrasons et/ou échographiques et/ou par rayon X ou autre afin de visualiser la structure en deux dimensions ou trois dimensions ; les moyens d'imagerie 6 permettent de mesurer l'extension spatiale x des saccades, leur énergie mécanique S, leur durée T, l'énergie mécanique A des évènements d'endommagement constituant les saccades, leur fréquence temporelle dN/dt ainsi que leur nombre N par saccade, et/ou
- des capteurs ou jauges de déformation ou de force qui permettent de mesurer l'énergie mécanique S des saccades, leur durée T, l'énergie mécanique A des évènements d'endommagement constituant les saccades, leur fréquence temporelle dN/dt, ainsi que leur nombre N par saccade. x (aussi appelé « longueur dynamique » ) ne peut pas être mesurée à partir d'une seule image. Au contraire, sa mesure nécessite une succession d'images, car elle s'obtient à partir de la distribution spatiale d'un ensemble d'événements élémentaires successifs appartenant à une même saccade. En ce sens, elle est différente d'une taille caractéristique que l'on pourrait extraire à partir d'une seule image (comme par exemple l'image du champ cumulé d'endommagement à un instant donné). Pour cette raison, on dit qu'elle caractérise la taille des hétérogénéités dynamiques du champ d'endommagement, hétérogénéités dynamiques qui ne peuvent être mises en évidence que par le suivi sur une certaine durée de l'évolution du champ d'endommagement dans la structure.
Le dispositif 1, en particulier les moyens de mesure 2 et/ou les moyens de calcul 3, sont agencés et/ou programmés pour mettre en œuvre les étapes du premier mode de réalisation de procédé selon l'invention décrit par la suite.
L'invention a été développée d'un point de vue théorique et expérimental. Pour les expériences, il a été considéré un matériau modèle 2D, un empilement de cylindres creux élastiques, qui donne lieu à la localisation de l'endommagement sous un niveau de contrainte suffisamment élevé, mais la présente description peut être étendue au cas 3D.
Ce système permet une caractérisation fine de l'évolution de l'endommagement grâce :
(i) à une caméra 6 qui filme l'évolution de la déformation et de l'endommagement des cylindres au cours du chargement (ii) à la mesure précise de la force 4 et du déplacement imposé à l'échantillon 5 ce qui permet d'en déduire l'énergie dissipée par endommagement dans le matériau au cours du chargement. Il a ainsi pu être mis en évidence que l'évolution de l'énergie dissipée par endommagement au cours du chargement était très intermittente, bien que le chargement soit lui accru de façon lente et régulière. Ainsi, des « évènements » d'endommagement localisés à la fois en espace et en temps ont lieu dans le matériau 5, et sont séparés par des périodes de silence, où le chargement du matériau est purement élastique. Les propriétés statistiques de ces événements d'endommagement sont remarquables : loin du seuil de rupture, ceux-ci sont relativement petits. Mais quand on s'approche du seuil de rupture, leur énergie est de plus en plus grande. Ainsi, en représentant l'énergie A de ces évènements en fonction de la distance à la localisation, il a ainsi été possible de mettre en évidence des lois permettant la détermination d'une donnée r représentative d'un état de santé de la structure ou un temps tcde ruine de la structure.
Dans la présente description, on entend par « évènement » ou « évènement élémentaire », un évènement mécanique ou un évènement acoustique.
On entend par « évènement mécanique » ou « évènement d'endommagement » une déformation non-élastique localisée au sein de la structure, cet évènement étant localisé à la fois dans l'espace (au sein de la structure) et dans le temps, et étant caractérisé par :
- son énergie A
- sa durée to
On entend par « évènement acoustique » une vibration ou un signal sonore localisé, généré au sein de la structure 5, cet évènement étant localisé à la fois dans l'espace (au sein de la structure) et dans le temps, et étant caractérisé par :
- son énergie Aac
- sa durée Taco
Dans la présente description, on entend par « saccade » un groupe de plusieurs évènements se déroulant successivement dans le temps.
Les saccades d'évènements acoustiques sont constituées d'une succession d'évènements élémentaires acoustiques qui sont la conséquence les uns des autres. Ces saccades sont caractérisées par :
• leur énergie Sac (en aJ) • leur durée T (en ms)
• leur extension spatiale x (en mm)
• le nombre Nac d'évènements acoustiques composant la saccade
Les évènements élémentaires acoustiques qui composent les saccades sont eux caractérisés par :
• leur énergie Aac (en aJ)
• leur durée xac0 (en ms)
Les saccades d'évènements d'endommagement sont constituées d'une succession d'évènements élémentaires d'endommagement qui sont la conséquence les uns des autres. Ces saccades sont caractérisées par :
• leur énergie S (en mJ)
• leur durée T (en ms)
• leur extension spatiale x (en mm)
• le nombre N d'évènements d'endommagement composant la saccade Ces quatre quantités augmentent à mesure que la structure 5 s'approche temporellement de la rupture.
On peut définir une saccade aussi bien mécanique qu'acoustique de la manière suivante : o comme illustré sur la figure 12, on définit que deux évènements élémentaires successifs appartiennent à deux saccades différentes si leur temps d'attente qui les sépare est supérieur à x*„/4 où le temps d'attente critique x*„ est défini sur la figure 12 comme le temps d'attente correspondant au changement de régime sur la distribution des temps d'attente. Ainsi:
□ on mesure les temps d'attente entre deux événements élémentaires successifs ce qui fournit un ensemble de valeurs de temps d'attente {x„ } (obtenu en général au début de la vie de la structure, soit assez loin de son temps à rupture).
□ on trace la densité de probabilité (c'est à dire l'histogramme) P(x„) de ces temps d'attente en échelle logarithmique (cf. Fig. 12(c))
□ on observe alors deux régimes: pour les petites temps d'attente, la distribution est décrite par une loi de puissance P(x„) ~ l/(xw)Kl avec un exposant kΐ proche de 0,8 (courbe de gauche sur la figure 12(c)). Pour les grands temps d'attente, la distribution suit une loi de puissance P(x„) ~ 1/(Xw)k2 avec un exposant K2 proche de 2. Le point d'intersection entre les deux régressions en loi de puissance fournit le temps d'attente caractéristique x*„ que l'on divise ensuite par 4 pour trouver le temps d'attente critique séparant deux évènements appartenant à deux saccades distinctes. Cette définition est illustrée sur la Fig. 12(a) où l'on voit des saccades (avec des couleurs différentes) comprenant des évènements élémentaires dont les temps d'attente (entre chacun d'eux) sont bien inférieurs à t*„ o La figure 12(b) représente la distribution des temps d'attente entre événements élémentaires appartenant à une même saccade (courbe de gauche) et la distribution des temps d'attente entre saccades (courbe de droite). La figure 12(c) est la distribution obtenue une fois que tous les temps d'attente sont mélangés (celle que l'on a avant d'être à même de séparer les saccades les unes des autres).
Il existe des tests qui permettent de vérifier que les saccades ont été identifiées correctement:
• la distribution des temps d'attente entre saccades d'un même type mécanique ou acoustique (temps séparant deux saccades successives) doit suivre une loi exponentielle. Elle sera distribuée en loi de puissance si les saccades n'ont pas été identifiées correctement.
• La fréquence des saccades, c'est-à-dire leur nombre par intervalle de temps, est constant et ne varie pas en fonction de la distance à la rupture. Elle augmentera en loi de puissance si les saccades n'ont pas été identifiées correctement.
Le taux d'énergie mécanique dissipée dE/dt se calcule de la manière suivante : l'énergie totale dissipée est calculé comme la somme DE de l'énergie A des évènements élémentaires sur un intervalle de temps At, dont la taille est choisie comme le minimum des deux valeurs parmi:
- 10 fois le temps d'attente caractéristique t*„ ou
- le plus petit intervalle de temps pendant lequel au moins 10 événements ont été enregistrés.
Le taux d'énergie mécanique dissipée est alors égal au rapport AE/At (de même pour dEac/dt). Ces deux quantités aussi augmentent à mesure que la structure 5 s'approche temporellement de la défaillance. Nous utiliserons dans la description la nomenclature suivante :
[Table 1]
. Longueur caractéristique L telle que définie précédemment selon le cas d'une compression ou traction de la structure t : Temps auquel la mesure est effectuée tc : Temps de ruine de la structure x : Extension §RaJj@fec¾40g saccade
S : Energie d’une saccade
T : Durée d'une saccade
DG„ : Temps moyen entre deux saccades
Extension spatiale d'une saccade inférée à partir de la mesure x caractérisant cette saccade (énergie, durée .)
, Extension spatiale des plus petits évènements
0 ~ d’endommagement
A : Energie d’un évènement d’endommagement dN/dt : Fréquence des évènements d’endommagement
N Nombre d'évènements d’endommagement compris dans une saccade
A0 : Energie des plus petits évènements d'endommagement r0 : Durée caractéristique d’un évènement d’endommagement : Durée caractéristique d’un évènement acoustique
Sœ : Energie acoustique d’une saccade
Aac : Energie acoustique d’un évènement acoustique élémentaire N Nombre d’évènements acoustiques élémentaires compris dans x une saccade dNacjdt : Fréquence des évènements acoustiques élémentaires
Ainsi, le premier mode de réalisation de procédé d'analyse d'une structure 5 selon l'invention, comprend :
- pour au moins une saccade 10 de plusieurs évènements situés à l'intérieur de la structure 5, chaque évènement étant un évènement d'endommagement mécanique 11 ou un évènement acoustique:
• une mesure d'une saccade desdits évènements comprenant une mesure par des moyens techniques 2 de mesure, d'une durée T, d'une énergie mécanique S ou acoustique Sac et/ou d'une extension spatiale x de cette saccade et/ou d'un nombre d'évènements mécaniques N ou acoustiques Nac dans cette saccade et/ou des énergies mécaniques A ou acoustiques Aac des évènements de cette saccade, et/ou · une mesure d'un évènement comprenant une mesure par les moyens techniques de mesure d'une énergie mécanique A ou acoustique Aac de cet évènement, et/ou d'une fréquence temporelle d'évènements mécaniques dN/dt ou acoustiques dNac/dt au moment de cet évènement, et/ou d'un taux d'énergie mécanique dissipée dE/dt ou d'un taux d'énergie acoustique dEac/dt au moment de cet évènement et
- en fonction de la mesure d'un évènement et/ou de la mesure d'une saccade d'évènements, un calcul par des moyens techniques 3 de calcul d'une donnée r représentative d'un état de santé de la structure ou d'un temps tcde ruine de la structure.
La mesure d'une saccade d'évènements comprend :
- dans une première variante du premier mode de réalisation du procédé selon l'invention, une mesure par les moyens techniques de mesure d'une durée T de cette saccade d'évènements. Les moyens 2 mesurent alors directement la durée T du signal acoustique ou du signal mécanique de la saccade et/ou
- une mesure par les moyens techniques de mesure d'une énergie mécanique S (dans une deuxième variante du premier mode de réalisation du procédé selon l'invention) ou acoustique Sac (dans une septième variante du premier mode de réalisation du procédé selon l'invention) de cette saccade d'évènements. Dans cette deuxième variante, les moyens 2 permettent de déterminer l'énergie mécanique S de la saccade à partir du signal mécanique (obtenu à partir de capteurs mécaniques comme des jauges de déformation ou des jauges de force faisant partie des moyens 2) associé à la saccade de la façon suivante : l'énergie mécanique Ai (i = l à N) d'un évènement d'endommagement de la saccade est déterminé à partir du signal mécanique associé cet évènement et les moyens 3 calculent S comme la somme des Ai (i = l à N) où N est le nombre d'évènements d'endommagement constituant la saccade. Dans la septième variante, les moyens 2, 22 permettent de déterminer l'énergie acoustique Sac de la saccade à partir du signal acoustique associé à la saccade de la façon suivante : les moyens 2, 22 mesurent l'énergie acoustique Aac,i (i = l à Nac) d'un évènement acoustique de la saccade à partir du signal acoustique associé à cet évènement et les moyens 3 calculent Sac comme la somme des Aac,i (i = l à Nac) où Nac est le nombre d'évènements acoustiques constituant la saccade. La mesure de l'énergie mécanique A et acoustique Aac d'un évènement peut être obtenue à l'aide de plusieurs capteurs répartis spatialement autour et/ou à l'intérieur de la structure 5, permettant de localiser l'évènement dans la structure et ainsi prendre en compte l'éventuelle atténuation du signal lors de sa propagation afin de déterminer avec plus de précision l'énergie mécanique A et acoustique Aac de chaque évènement et/ou - dans une troisième variante du premier mode de réalisation du procédé selon l'invention, une mesure par les moyens 2 techniques de mesure d'une extension spatiale x de cette saccade d'évènements d'endommagement. Dans cette variante, les moyens 2 peuvent comprendre des moyens d'imagerie 6 vidéo et/ou échographiques et/ou de corrélation d'images et/ou par ultrasons et/ou par rayon X ou autre afin de visualiser la structure et son champ d'endommagement en deux dimensions ou trois dimensions et mesurer x, comme expliqué en référence à la figure 7, et/ou
- une mesure par les moyens techniques de mesure (22 et/ou 6) du nombre d'évènements mécaniques N (dans une quatrième variante du premier mode de réalisation du procédé selon l'invention) ou acoustiques Nac (dans une neuvième variante du premier mode de réalisation du procédé selon l'invention) dans cette saccade, et/ou la mesure d'un évènement comprend :
- une mesure par les moyens techniques de mesure d'une énergie mécanique A (dans une cinquième variante du premier mode de réalisation du procédé selon l'invention) ou acoustique Aac (dans une huitième variante du premier mode de réalisation du procédé selon l'invention) de cet évènement, et/ou
- une mesure par les moyens techniques de mesure d'une fréquence temporelle d'évènements mécaniques dN/dt (dans une sixième variante du premier mode de réalisation du procédé selon l'invention) ou acoustiques dNac/dt (dans une dixième variante du premier mode de réalisation du procédé selon l'invention) et/ou d'un taux d'énergie mécanique dissipée dE/dt (dans une onzième variante du procédé selon l'invention) ou d'un taux d'énergie acoustique dEac/dt au moment de cet évènement (dans une douzième variante du procédé selon l'invention).
Ainsi par exemple, la figure 2 illustre :
- en partie (a) la réponse mécanique de la structure 5 et le signal acoustique enregistré par les capteurs 22 au cours du chargement, et
- en partie (b) la réponse mécanique de la structure 5 et le signal mécanique enregistré au cours du chargement par les jauges de force et/ou jauges de déformation faisant partie des moyens 2. L'axe des abscisses de la figure 2 (a) ou (b) correspond au déplacement Aext de la paroi 7 faisant pression sur la structure afin d'exercer la force Fext (qui est un chargement uni-axial compressif) sur la structure 5. Cet axe des abscisses est donc directement proportionnel au temps t puisque Aext = vext .t avec Vext la vitesse de déplacement constante de la paroi 7.
Le repère 8 de la figure 2 correspond à la rupture de la structure 5 et donc au temps tc sur l'axe des abscisses de la figure 2.
Sur la figure 2, on distingue :
- en référence à l'axe des ordonnées de gauche, la force Fext (courbe 9)
- en référence à l'axe des ordonnées de droite, sur la partie (a) l'énergie acoustique Sac de chaque saccade et sur la partie (b) l'énergie mécanique S de chaque saccade. Chaque pic 10 sur la partie (b) correspond donc à une saccade (étant trop nombreux, ils ne sont pas tous référencés).
On remarque, en référence aux figures 2 et 4, que :
- il y a un rapport supérieur ou égal à deux entre la plus petite et la plus grande valeurs de T, S, Sac, x, N, Nac, A, Aac, dN/dt , dl\lac/dt , dE/dt ou dEac/dt enregistrées, et
- chaque saccade d'évènements comprend au moins trois évènements.
La figure 3 illustre la méthode employée pour mesurer l'énergie S des saccades d'évènement mécanique à partir de la réponse mécanique de la figure 2. De préférence, on procède ainsi pour mesurer S. L'énergie mécanique S dissipée au cours de chaque saccade est mesurée à partir de la réponse mécanique de la structure 5. Au cours de chaque saccade, la réponse de la structure dévie du comportement élastique linéaire. On fait l'approximation (cf. panneau Figure 3(a)) que la force appliquée demeure constante au cours d'une saccade, ce qui reproduit la réponse mécanique qu'aurait eu la structure sous chargement à force imposée (nos expériences étant réalisées à déplacement imposé). On peut alors procéder à un bilan d'énergie au cours d'une saccade (cf. panneau Figure 3(b)): le travail de la force extérieur AW au cours d'une saccade vient contrebalancer deux contributions par ailleurs égales: l'augmentation AEei de l'énergie élastique stockée dans la structure et l'énergie mécanique S dissipée par endommagement au cours de la saccade. S est alors obtenu par la formule AW/2 où AW, le travail de la force extérieur au cours de la saccade est égal à l'air sous la courbe force-déplacement entre le début et la fin de la saccade.
La figure 4 illustre un zoom d'une saccade de la figure 2(a) entre Aext = 13,78 mm et Aext = 13,92 mm. Cette saccade s'initie au moment de la chute de force Fext et se termine quand cette dernière retrouve son niveau initial. Elle est composée d'une succession d'évènements acoustiques dont l'énergie est représentée par les barres verticales. Sa taille Sac est définie comme la somme des énergies Aac de chaque évènement de cette saccade et le nombre Nac d'évènements acoustiques est obtenu à partir du simple décompte d'évènements acoustiques enregistrés dans cette saccade.
L'axe des abscisses de la figure 4 correspond au déplacement Aext de la paroi 7 faisant pression sur la structure 5 afin d'exercer la force Fext (qui est un chargement uni-axial compressif) sur la structure 5. Cet axe des abscisses est donc directement proportionnel au temps t puisque Aext = vext.t avec vext la vitesse de déplacement constante de la paroi 7.
Sur la figure 4, on distingue :
- en référence à l'axe des ordonnées de gauche, la force Fext (courbe 9)
- en référence à l'axe des ordonnées de droite, l'énergie acoustique Aac de chaque évènement composant cette saccade. Chaque pic 11 correspond donc à un évènement (étant trop nombreux, ils ne sont pas tous référencés). Les moyens 3 déterminent ainsi (grâce aux moyens 2, en particulier aux capteurs 22) : o l'énergie acoustique Aac de chaque évènement de la saccade o L'énergie acoustique Sac de la saccade (égale à la somme des Aac) o le nombre Nac d'évènements acoustiques de la saccade o la durée T de la saccade
On note que le nombre d'évènements acoustiques Nac dans une saccade n'est pas égal au nombre N d'évènements mécaniques compris dans cette même saccade. Ces deux quantités sont reliées par la loi d'échelle Nac ~ N“.
La loi d'échelle Aac ~ A“ permet de relier l'énergie moyenne des évènements acoustiques Aac d'une saccade avec l'énergie moyenne des évènements d'endommagement mécanique A au cours de cette même saccade. Enfin, la relation Sac ~ S“ permet de relier l'énergie acoustique d'une saccade à son énergie mécanique. La figure 8 illustre l'évolution de l'énergie S, de l'extension spatiale x de l'énergie Sac, de Aac et de Nac des saccades mesurées sur la structure 5 au cours de l'expérience. La rupture a lieu vers 540 s, quand x atteint la taille L de la structure.
Ainsi, les moyens 3 déterminent et/ou suivent l'évolution de l'énergie S (Figure 8a) et/ou de l'extension spatiale x (Figure 8b), de l'énergie Sac (Figure 8c), de l'énergie Aac (Figure 8d), de Nac (Figure 8e) de l'énergie A, de N, de dN/dt, de dNac/dt, et/ou de T des évènements ou des saccades en fonction du temps t et/ou en fonction de Aext pour différentes évènements ou saccades à différents instants t de la mesure d'un évènement ou d'une saccade d'évènements.
On remarque sur la figure 4 que chaque saccade d'évènements peut comprendre plusieurs dizaines d'évènements.
On voit sur la figure 4 le nombre Nac d'évènements acoustiques de la saccade ainsi déterminé par les moyens 3, correspondant au nombre de pics sur cette figure 4.
La figure 5 illustre un zoom sur un évènement 11 marqué par le repère 12 de la figure 4. Cet évènement 11 est caractérisé par une énergie de Sac = 220 aJ (aJ signifiant attojoule soit 10 18 J), une fréquence caractéristique de 21 kHz et une durée xac0 = 670 me.
L'axe des abscisses de la figure 5 correspond au temps t.
Sur la figure 5, on distingue en référence à l'axe des ordonnées l'énergie acoustique (mesurée en mV par les capteurs 22) de cet évènement 11. L'énergie acoustique Aac de cet évènement est calculée comme égale ou proportionnelle au carré de l'enveloppe du signal de cet évènement capté par les moyens 2 et illustrée sur la figure 5.
La figure 6 illustre un suivi de la forme de chacune des cellules composant la structure 5 au cours du chargement 4 Aext à l'aide de la caméra 6, de sorte à pouvoir suivre leur déplacement ainsi que leur niveau d'endommagement, notamment pour Aext=10mm, Aext=15mm, Aext=20mm, Aext=25mm, et Aext=28mm.
La figure 7 illustre la variation du niveau d'endommagement des cellules composant la structure 5 entre le début et la fin d'une saccade, obtenue par les moyens 3 à partir des données de la figure 6 ; cette variation permet d'obtenir une carte d'activité de la saccade (panneaux du haut) mettant en évidence (en niveau de gris) les zones les plus actives au cours de la saccade dans la structure 5. Cette carte d'activité correspond au champ de densité d'énergie mécanique pdis dissipée au cours de la saccade. Cette carte est alors seuillée afin d'obtenir sur les panneaux du bas des clusters (où zones adjacentes dans laquelle l'activité dépasse un certain seuil) permettant de définir, par les moyens 3, l'extension spatiale x de la saccade. Ici, l'extension spatiale de la saccade est définie comme la longueur, dans la direction de la bande de localisation (c'est-à-dire la direction horizontale) des clusters mis en évidence par le seuillage. Cette procédure peut être utilisé pour plusieurs saccade(s) comme illustré pour trois saccades de différentes tailles ayant eu lieu à différents instants correspondant respectivement à Aext=18mm, Aext=22mm et Aext=24mm. On voit ici l'augmentation de l'extension spatiale x des saccades à mesure que la structure est proche de la rupture (qui intervient ici pour Aext=26mm).
Ainsi, en référence à la partie b) de la figure 8, les moyens 3 suivent ou déterminent l'évolution de l'extension spatiale x des saccades en fonction du temps t et/ou en fonction de Aext, après une réitération (de préférence au moins 10 itérations) dans le temps pour différentes saccades à différents instants t de la mesure d'une saccade d'évènements (comprenant une mesure par les moyens techniques de mesure 2 d'une extension spatiale x de cette saccade d'évènements).
En représentant la taille typique S en fonction de la durée de vie résiduelle (tc-t) de la structure, la loi suivante a pu être mise en évidence :
S ~ (tc-t)-p (1) avec b = 1/2 (exactement ou à plus ou moins 10%). On note que (tc-t) tend vers zéro à l'approche de la localisation, donc l'équation (1) traduit bien le fait que S est de plus en plus grand à mesure que l'on s'approche de la rupture de la structure.
Dans la cadre de l'invention, il a été possible d'observer qu'une saccade de taille S présente la structure spatiale suivante : les lieux de zones d'endommagement au cours de la saccade sont organisés en clusters. La taille du plus grand cluster s'étend dans un disque de rayon caractéristique x ~ S1/df (2) où df = 1,1 (exactement ou à plus ou moins 10%) pour une structure en deux dimensions df = 1,5 (exactement ou à plus ou moins 10%) pour une structure en trois dimensions. En d'autres termes, à mesure qu'un matériau s'approche de sa rupture, les saccades d'événements qui caractérise son évolution sont de plus en plus grands, aussi bien en amplitude (énergie dissipée) qu'en taille (extension spatiale dans le matériau).
Selon l'invention, ont été développés des modèles théoriques permettant de comprendre ces propriétés. Ces développements théoriques reposent sur la mécanique de l'endommagement, étendu au cas des matériaux hétérogènes. A partir de ces modèles, l'invention explique les formules exposées dans la présente description et la valeur des exposants impliqués dans ces formules. En particulier, ces formules ont pu être étendues au cas des matériaux tridimensionnels, à la seule différence que l'exposant df qui caractérise la relation entre l'énergie de l'événement et son extension spatiale vaut df = 1,5 en 3D alors qu'il vaut df = 1,1 en 2D. Ces développements théoriques viennent supporter les observations faites au cours des expériences, et en particulier le phénomène d'amplification des évènements d'endommagement à l'approche de la localisation.
Une observation clef est que la rupture a lieu lorsque l'extension spatiale x des saccades devient égale à la taille L de l'échantillon. Ainsi, la localisation a lieu lorsque x=I_ où L est la taille de l'échantillon ou de la structure.
En utilisant l'équation (2), on en déduit que la taille critique Sc (en terme d'énergie dissipée) des saccades à la rupture est donnée par
Sc ~ Ldf (3)
La loi (3) permet alors de prévoir et anticiper la rupture. En effet, S est comparée à Sc. Tant que S << Sc, la structure 5 est loin de la rupture. La structure ou la pièce peut être utilisée sans crainte. Par contre, si S se rapproche de Sc, cela indique que la rupture ou la ruine de la pièce est imminente. La valeur de S, qui peut être mesurée à partir d'un traitement statistique des signaux émis par la structure 5, représente une mesure de la bonne santé de la structure. En effet, plus S est petit par rapport à la valeur critique Sc, plus la structure est en bonne santé. Au contraire, plus S est proche de la valeur critique Sc, plus la structure est en mauvaise santé et nécessite un remplacement ou une réparation. On peut alors prendre des décisions adaptées permettant de minimiser les risques de défaillance, (i) soit en remplaçant la pièce sur le point de se rompre, (ii) soit en réparant la pièce endommagée (iii) soit en mettant l'ensemble de la structure au rebus. Le calcul par les moyens 3 comprend de préférence un calcul de la donnée G=x/ί représentative de l'état de santé de la structure. r est compris entre 0 et 1.
La rupture correspond à r=l, pour les deux définitions de L pour une structure 5 en compression ou en traction.
Plus r est inférieur à 1, plus la structure 5 est loin de la ruine ou rupture.
La donnée r est calculée :
- dans la troisième variante, comme égale ou proportionnelle au rapport x/L avec L une taille caractéristique de la structure ou du matériau composant la structure et x la mesure d'une extension spatiale x d'une saccade d'évènements, et/ou
- dans la deuxième ou septième variante, comme égale ou proportionnelle au rapport x /L avec L une taille caractéristique de la structure ou du matériau composant la structure, x dépendant de la mesure de l'énergie respectivement S ou Sac d'une saccade d'évènements, x dépendant: d'une constante respectivement Ao ou Aaco et d'une constante do, et/ou de respectivement S ou Sac par une relation reliant x à respectivement S1/df ou Sac1/(a df), df étant une constante, a étant une constante x dépendant de respectivement S ou Sac de préférence par la relation : respectivement do.(S/Ao)1/d^ ou do.(Sac/Aaco)1/(“-df^
On a donc de préférence r égal ou proportionnel à do.(S/Ao)1/df /L OU do.(Sac/Aaco)1/(a dfVL
A partir de S (Figure 8a), les moyens 3 calculent donc x5= do.(S/Ao)1/df (illustré sur la Figure 9a) puis r= x$/ί et/ou directement ^s/L= do.(S/Ao)1/df /L ; et/ou
- dans la première variante, comme égale ou proportionnelle au rapport x/L avec L une taille caractéristique de la structure ou du matériau composant la structure, x dépendant de la mesure de la durée T d'une saccade d'évènements , x dépendant : d'une constante t0 et d'une constante do, et/ou de T par une relation reliant x à (T)1/z, z étant une constante, x dépendant de T de préférence par la relation x = (T/ x0)1/z.do, où t0, do et z sont des constantes.
On a donc de préférence r égal ou proportionnel à do (T/t0)1/z /L A partir de T, les moyens 3 calculent donc xt= do (T/ t0)1/z puis r= xt/L et/ou directement r= xt/L = do (T/t0)1/z /L ; et/ou
- dans la cinquième ou huitième variante, la donnée r est calculée comme égale ou proportionnelle au rapport x/L avec L une taille caractéristique de la structure ou du matériau de la structure, x dépendant de la mesure de l'énergie respectivement mécanique A ou acoustique Aac de cet évènement, x dépendant : d'une constante respectivement Ao ou Aaco et d'une constante do, et/ou de respectivement A ou Aac par une relation reliant x à respectivement A2/df ou Aac 2/(a df), df étant une constante, a étant une constante x dépendant de respectivement A ou Aac de préférence par la relation : respectivement do. (A/ Ao)2/£|ί=x ou do.(Aac/Aaco)2/(a df) =x
On a donc de préférence r égal ou proportionnel à do.(A/Ao)2/df/L ou do.(Aac/Aaco)2/(a df) /L ; et/ou
- dans la quatrième ou neuvième variante, comme égale ou proportionnelle au rapport x/L avec L une taille caractéristique de la structure ou du matériau de la structure, x dépendant de la mesure du nombre d'évènements respectivement mécaniques N ou acoustiques Nac dans cette saccade, x dépendant : d'une constante do, et/ou de respectivement N ou Nac par une relation reliant x à respectivement N2/df ou Nac 2/(a df), df étant une constante, a étant une constante x dépendant de respectivement N ou Nac de préférence par la relation : respectivement do.(N)2/d^ ou do.(Nac)2/(a df^
On a donc de préférence r égal ou proportionnel à do.(N)2/df/L ou do.(Nac)2/(a df)/L - dans la sixième ou dixième variante, comme égale ou proportionnelle au rapport x/L avec L une taille caractéristique de la structure ou du matériau composant la structure, x dépendant de la mesure de la fréquence d'évènements respectivement mécaniques dN/dt ou acoustiques dNac/dt, x dépendant : d'une constante DTo et d'une constante do, et/ou
- de respectivement dN/dt ou dNac/dt par une relation reliant x à respectivement (dN/dt)2/df ou (dNac/dt) 2/(a-df), df étant une constante, a étant une constante x dépendant de respectivement dN/dt ou dNac/dt de préférence par la relation : respectivement do.(ATo.dN/dt)2/d^ ou do.(AT0.dNac/dt)2/(a df^
On a donc de préférence r égal ou proportionnel à do.(ATo.dN/dt)2/df/L ou do.(ATo.dNac/dt)2/(a df)/L
DTo correspond au temps d'attente moyen entre deux saccades successives. AToest mesuré par les moyens 2 et/ou calculé par les moyens 3.
- dans la onzième ou douzième variante, comme égale ou proportionnelle au rapport x/L avec L une taille caractéristique de la structure ou du matériau composant la structure, x dépendant de la mesure d'un taux d'énergie mécanique dissipée dE/dt ou d'un taux d'énergie acoustique dEac/dt, x dépendant :
- d'une constante respectivement DT3o ou ATaco et d'une constante do, et/ou
- de respectivement dE/dt ou dEac/dt par une relation reliant x à respectivement (d E/dt)1/df ou (d Eac/dt) 1/(a-df), df étant une constante, a étant une constante x dépendant de respectivement dE/dt ou dEac/dt de préférence par la relation : respectivement do.(ATao.dE/dt)1/d^ ou do.CATaco.dEac/dt)1^ ^
On a donc de préférence r égal ou proportionnel à do.(ATao.dE/dt)1/df/L ou do.(ATaco.dEac/dt)1/(a dfVL
ATao (respectivement ATaco) sont des constantes égales à l'inverse du plus petit taux d'énergie mécanique dissipée (respectivement taux d'énergie acoustique) mesuré en général loin de la rupture.
La valeur de do est dépendante du matériau de la structure 5, et est mémorisée par les moyens 3. do correspond à l'extension spatiale des plus petits évènements d'endommagement qui peut être déterminée par les moyens 3 et/ou directement en mémoire des moyens 3. do correspond à la taille microstructurale élémentaire du matériau, comme sa taille de grain. Dans l'exemple de la Fig. 1, do correspond au diamètre des cylindres composant le matériau cellulaire. a est égal à 2,6 (exactement ou plus ou moins 10%).
La valeur de a est mémorisée par les moyens 3.
La valeur de df est mémorisée par les moyens 3. df est égal à 1,1 (exactement ou plus ou moins 10%) pour une structure bidimensionnelle et égal à 1,5 (exactement ou plus ou moins 10%) pour une structure tridimensionnelle.
La valeur de z est mémorisée par les moyens 3. z est égal à 0,57 (exactement ou plus ou moins 10%) pour une structure bidimensionnelle et égal à 0,65 (exactement ou plus ou moins 10%) pour une structure tridimensionnelle.
La valeur de L est dépendante de la structure 5, et est mémorisée par les moyens 3, de préférence sous deux valeurs L=Li pour la structure 5 en compression et L=L2 pour la structure 5 en traction.
Ao (énergie des plus petits évènements) est mesuré par le dispositif 1 par les moyens 2 (22 et/ou 6) et/ou calculé par les moyens 3 comme pour S et/ou mémorisé par les moyens 3. to (durée caractéristique d'un évènement d'endommagement) est mesuré par le dispositif 1 par les moyens 2 (22 et/ou 6) et/ou calculé par les moyens 3 (par exemple par les données de la figure 5) et/ou mémorisé par les moyens 3.
Typiquement, le premier mode de réalisation de procédé selon l'invention comprend :
- une mesure de-co comme étant la plus petite durée d'évènement mesurée de l'au moins une saccade, et/ou
- une mesure de respectivement Ao ou Aaco comme étant l'énergie des plus petits évènements respectivement mécanique ou acoustique mesurée de l'au moins une saccade.
Le premier mode de réalisation de procédé selon l'invention comprend le calcul du temps tc.
Dans ce mode de réalisation, chaque mesure d'une saccade d'évènements ou chaque mesure d'un évènement est mesurée à un temps de mesure t. Ce premier mode de réalisation comprend, en particulier pour le calcul de tc :
- une réitération (de préférence au moins 10 itérations) dans le temps pour différentes saccades à différents instants t de la mesure d'une saccade d'évènements , et/ou
- une réitération (de préférence au moins 10 itérations) dans le temps pour différents évènements à différents instants t de la mesure d'un évènement
Le calcul du temps tc comprenant une utilisation et/ou une interpolation et/ou une régression d'une fonction (l'expression interpolation et/ou une régression d'une fonction pouvant signifier dans la présente description de manière générale une description par une fonction) reliant tc, t et un parmi T, S, Sac, x, N, Nac, A, Aac, dN/dt , dNac/dt , dE/dt et dEac/dt ou l'évolution temporelle d'un parmi T, S, Sac, x, N, Nac, A, Aac, dN/dt , dNac/dt, dE/dt et dEac/dt. ladite fonction comprenant de préférence :
S = Bo/(tc-t)p avec Bo une constante, dans la deuxième variante, ou A= Co/(tc-t)p/2 avec Co une constante, dans la cinquième variante, ou T = Do/(tc-t)p z/df avec Do une constante, dans la première variante, ou x= Eo/(tc-t)p/df avec Eo une constante, dans la troisième variante, ou N = ec Fo une constante, dans la quatrième variante, ou dN/d avec Go une constante, dans la sixième variante, ou Sac = vec Ho une constante, dans la septième variante, ou Aac = Ko/(tc-t)a p/2 avec Ko une constante, dans la huitième variante, ou Nac = Lo/(tc-t)a p/2 avec Lo une constante, dans la neuvième variante, ou dNac/dt = Mo/(tc-t)a p/2 avec Mo une constante, dans la dixième variante, ou dE/dt = No/(tc-t)p avec No une constante, dans la onzième variante, ou dEac/dt = Oo/(tc-t)“ P avec Oo une constante, dans la douzième variante, avec respectivement Bo Co Do Eo Fo Go Ho Ko Lo Mo No ou Oo une constante dont la connaissance de la valeur est inutile pour l'interpolation et/ou une régression ou le procédé selon l'invention.
Les valeurs de b et a sont mémorisée par les moyens 3. tcur est le temps auquel les moyens 3 déterminent tc, ce calcule étant basé sur plusieurs mesures à différents temps t antérieurs ou égal à tcur.
Ainsi, par exemple, la figure 10 illustre : - Sur sa partie a), la prédiction du temps à rupture tc à partir de l'évolution de l'énergie S des saccades sur la gamme de temps t < tcur.
- Sur sa partie b), le temps de rupture prédit tc predit est représenté en fonction de tcur et comparé avec le temps de rupture tc effectivement mesuré au cours de l'expérience.
Ainsi, en référence à la figure 10, la procédure de prédiction du temps à rupture s'appuie sur la loi d'évolution de l'énergie des saccades, i.e. par exemple dans la première variante : s = B0/(tc-t y où Bo est une constante et b = 1/2. A partir de cette relation, on peut écrire
S1/pt = S1/p tc + Bo
En introduisant les variables on obtient alors la relation :
Y(X) = te X + Bo
Une régression linéaire de la fonction Y(X) fournit alors le temps à rupture tc, qui correspond à la pente de la fonction Y(X). L'incertitude sur tc (représentée sur la Fig. 10) est déduite de la qualité de la régression linéaire.
De même, toutes les quantités présentant une relation de loi de puissance avec la distance (tc-t) à la rupture sont susceptibles d'être utilisées pour la prédiction de tc sur le même principe, selon les variantes 1 à 10. En particulier, la durée des saccades T (première variante) ainsi que leur extension spatiale x (troisième variante) ou N (quatrième variante) peuvent être utilisées via les relations précédemment décrites.
De façon alternative, on peut également utiliser les évènements élémentaires d'endommagement (l'énergie A des évènements élémentaires d'endommagement pour la cinquième variante ou leur fréquence (nombre d'évènements par unité de temps) dN/dt pour la sixième variante) pour prédire le temps à rupture, comme illustré sur la figure 11.
La figure 11 illustre l'évolution de l'énergie mécanique S et acoustique Sac des saccades (panneaux (a) et (b)), de l'énergie A et Aac des évènements d'endommagement et des évènements acoustiques, de leur fréquence temporelle dN/dt et dNac/dt et de l'extension spatiale x des saccades, en fonction de la durée de vie résiduelle (tc-t) de la structure. Les lois de puissance sont utilisées pour prédire le temps à rupture tc en suivant la procédure en référence à la figure 10.
La figure 13 est une preuve de concept expérimentale de la pertinence du procédé selon l'invention pour des matériaux plus complexes (tel que du plâtre) que le matériau cellulaire 2D de la figure 1 ou 6.
L'échantillon est un cylindre de plâtre (diamètre - 20 mm; hauteur - 30 mm).
Cette figure 13 (tirée d'expériences réalisées sur des échantillons de plâtre, i.e. sur un matériau tridimensionnel, qui plus est largement utilisé dans le génie civile) illustre:
• sur sa partie a), le dispositif expérimental comprenant notamment le dispositif permettant la mesure des évènements acoustiques (mais pas de mesures par caméra, inutile ici du fait de l'aspect tridimensionnel du plâtre). Cette figure 13a) est analogue de la Fig. 1(a) et les numéros de référence commun ne sont donc pas de nouveau décrits.
• sur sa partie b), la réponse mécanique force-déplacement de l'échantillon (indiquant au pic de force la rupture) ainsi que l'évolution dans le temps (et l'accélération à proximité de la rupture) des évènements acoustiques. Cette figure 13b) est analogue de la Fig. 2(a) et les numéros de référence commun ne sont donc pas de nouveau décrits.
• sur sa partie c), la prédiction de la durée de vie résiduelle à partir du procédé selon l'invention. Cette figure 13c) est analogue de la Fig. 10(a) ou (b) et les numéros de référence commun ne sont donc pas de nouveau décrits. Ici, on montre qui plus est que les évènements acoustiques peuvent également être utilisés pour prédire la rupture (l'exemple précédent sur le matériau cellulaire 2D utilisait les évènements mécaniques)
Le tableau ci-dessous résume le procédé de calcul de r : [Table 2] Le tableau ci-dessous résume le procédé de calcul de tc :
[Table 3]
5 Le tableau ci-dessous résume les valeurs des exposants z et df : [Table 4]
La prédiction de la ruine des structures ou des pièces mécaniques est un enjeu majeur dans tous les secteurs industriels pour lesquels la tenue mécanique des matériaux joue rôle important. Nous citons ici en exemple trois possibles implémentations de l'invention dans trois domaines distincts :
(i) le nucléaire : les structures du nucléaire, aussi bien les cuves en alliage métallique que les structures en béton des ouvrages des centrales, sont soumises à de fortes contraintes (d'origine mécanique, mais aussi parfois d'origine thermique ou même radioactive) qui mettent leur intégrité mécanique à dure épreuve, sur des périodes de temps particulièrement longues allant jusqu'à plusieurs dizaines d'années. Ces structures ou matériaux sont fortement surveillés, car la prévention des risques dans ce type d'activité revêt un rôle central. L'accès aux signaux nécessaires à l'implémentation de la technologie est donc relativement aisé. La méthode décrite dans cette invention permet potentiellement de déchiffrer ces signaux, et ainsi d'estimer l'état d'endommagement de la structure ainsi que la durée sur laquelle elle peut encore rester en service.
(ii) l'aéronautique : les matériaux utilisés au niveau du fuselage d'un avion (comme par exemple ses ailes) sont particulièrement surveillés, du fait des accidents graves qu'une rupture pourrait engendrer. La technologie proposée permet de traduire les signaux (de déformation, d'émission acoustique...) mesurés in situ, en vol ou au repos, en terme de niveau d'endommagement. Elle permet ainsi de déterminer le niveau d'usure de l'appareil. Cette analyse peut permettre d'établir de façon plus précise le nombre de vol qu'un appareil peut encore effectuer avant d'être mis au rebus, cette question restant un enjeu technologique et commercial majeur dans ce secteur.
(iii) le génie civil. Les ouvrages importants comme les barrages ou les ponts sont surveillés à l'aide de capteurs qui doivent assister l'ingénieur dans la détermination des risques de défaillance. Toutefois, déterminer la bonne santé mécanique de l'ouvrage reste une tâche particulièrement ardue. La technologie selon l'invention permet d'analyser de façon quantitative les signaux enregistrés sur la structure, et de mettre en œuvre une politique de prévention des risques la plus précise possible, tout en permettant une estimation de la durée de vie restante de l'ouvrage.
Cette liste est loin d'être exhaustive et les applications de l'invention concernent toutes les domaines industriels pour lesquels la tenue mécanique de pièce ou de structure revêt un enjeu important.
Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention.
Bien entendu, les différentes caractéristiques, formes, variantes et modes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. En particulier toutes les variantes et modes de réalisation décrits précédemment sont combinables entre eux.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé d'analyse d'une structure, comprenant :
- pour au moins une saccade (10) de plusieurs évènements situés à l'intérieur de la structure (5), chaque évènement étant un évènement d'endommagement mécanique (11) ou un évènement acoustique:
• une mesure d'une saccade desdits évènements comprenant une mesure par des moyens techniques (2) de mesure, d'une durée T, d'une énergie mécanique S ou acoustique Sac et/ou d'une extension spatiale x de cette saccade et/ou d'un nombre d'évènements mécaniques N ou acoustiques Nac dans cette saccade et/ou des énergies mécaniques A ou acoustiques Aac des évènements de cette saccade, et/ou
• une mesure d'un évènement comprenant une mesure par les moyens techniques de mesure d'une énergie mécanique A ou acoustique Aac de cet évènement, et/ou d'une fréquence temporelle d'évènements mécaniques dN/dt ou acoustiques dNac/dt au moment de cet évènement et/ou d'un taux d'énergie mécanique dissipée dE/dt ou d'un taux d'énergie acoustique dEac/dt au moment de cet évènement, et
- en fonction de la mesure d'un évènement et/ou de la mesure d'une saccade d'évènements, un calcul par des moyens techniques (3) de calcul d'une donnée r représentative d'un état de santé de la structure ou d'un temps tcde ruine de la structure.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la mesure d'une saccade d'évènements comprend une mesure par les moyens techniques de mesure d'une durée T de cette saccade d'évènements.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la mesure d'une saccade d'évènements comprend une mesure par les moyens techniques de mesure d'une énergie mécanique S ou acoustique Sac de cette saccade d'évènements.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la mesure d'énergie mécanique S ou acoustique Sac est obtenue par plusieurs capteurs (22) répartis spatialement autour et/ou à l'intérieur de la structure.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la mesure d'une saccade d'évènements comprend une mesure par les moyens techniques de mesure d'une extension spatiale x de cette saccade d'évènements.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la mesure d'un évènement comprend une mesure par les moyens techniques de mesure d'une énergie mécanique A ou acoustique Aacde cet évènement.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la mesure d'une saccade d'évènements comprend une mesure par les moyens techniques de mesure du nombre d'évènements mécaniques N ou acoustiques Nac dans cette saccade.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la mesure d'un évènement comprend une mesure par les moyens techniques de mesure d'une fréquence temporelle d'évènements mécaniques dN/dt ou acoustiques dNac/dt.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le calcul comprend un calcul de la donnée r représentative de l'état de santé de la structure.
10. Procédé selon la revendication 9 considérée comme dépendante de la revendication 5, caractérisé en ce que la donnée r est calculée comme égale ou proportionnelle au rapport x/L avec L une taille caractéristique de la structure ou du matériau composant la structure et x la mesure d'une extension spatiale x d'une saccade d'évènements.
11. Procédé selon la revendication 9 considérée comme dépendante de la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la donnée r est calculée comme égale ou proportionnelle au rapport x /L avec L une taille caractéristique de la structure ou du matériau composant la structure, x dépendant de la mesure de l'énergie respectivement S ou Sac d'une saccade d'évènements, x dépendant:
- d'une constante respectivement Ao ou Aaco et d'une constante do, et/ou
- de respectivement S ou Sac par une relation reliant x à respectivement S1/df ou Sac 1/(a df), df étant une constante, a étant une constante x dépendant de respectivement S ou Sac de préférence par la relation : respectivement do.(S/Ao)1/d^ ou do.(Sac/Aaco)1/(a df^
12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que a est sensiblement égal à 2,6, et/ou df est sensiblement égal à 1,1 pour une structure bidimensionnelle et sensiblement égal à 1,5 pour une structure tridimensionnelle.
13. Procédé selon la revendication 9 considérée comme dépendante de la revendication 2, caractérisé en ce que la donnée r est calculée comme égale ou proportionnelle au rapport x/L avec L une taille caractéristique de la structure ou du matériau composant la structure, x dépendant de la mesure de la durée T d'une saccade d'évènements, x dépendant : d'une constante t0 et d'une constante do, et/ou
- de T par une relation reliant x à (T)1/z, z étant une constante, x dépendant de T de préférence par la relation x = (T/x0)1/z.do
14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 13, caractérisé en ce qu'il comprend :
- une mesure de-co comme étant la plus petite durée d'évènement mesurée de l'au moins une saccade, et/ou
- une mesure de respectivement Ao ou Aaco comme étant l'énergie des plus petits évènements respectivement mécanique ou acoustique mesurée de l'au moins une saccade.
15. Procédé selon la revendication 9 considérée comme dépendante de la revendication 6, caractérisé en ce que la donnée r est calculée comme égale ou proportionnelle au rapport x/L avec L une taille caractéristique de la structure ou du matériau de la structure, x dépendant de la mesure de l'énergie respectivement mécanique A ou acoustique Aac de cet évènement, x dépendant
- d'une constante respectivement Ao ou Aaco et d'une constante do, et/ou
- de respectivement A ou Aac par une relation reliant x à respectivement A2/df ou Aac 2/(a df), df étant une constante, a étant une constante x dépendant de respectivement A ou Aac de préférence par la relation : respectivement do. (A/ Ao)2/£|ί=x ou do.(Aac/Aaco)2/(a df) =x
16. Procédé selon la revendication 9 considérée comme dépendante de la revendication 7, caractérisé en ce que la donnée r est calculée comme égale ou proportionnelle au rapport x/L avec L une taille caractéristique de la structure ou du matériau de la structure, x dépendant de la mesure du nombre d'évènements respectivement mécaniques N ou acoustiques Nac dans cette saccade, x dépendant : d'une constante do, et/ou
- de respectivement N ou Nac par une relation reliant x à respectivement N2/df ou Nac 2/(a df), df étant une constante, a étant une constante x dépendant de respectivement N ou Nac de préférence par la relation : respectivement do.(N)2/d^ ou do.(Nac)2/(a-df^
17. Procédé selon la revendication 9 considérée comme dépendante de la revendication 8, caractérisé en ce que la donnée r est calculée comme égale ou proportionnelle au rapport x/L avec L une taille caractéristique de la structure ou du matériau composant la structure, x dépendant de la mesure de la fréquence d'évènements respectivement mécaniques dN/dt ou acoustiques dNac/dt, x dépendant : d'une constante DTo et d'une constante do, et/ou - de respectivement dN/dt ou dNac/dt par une relation reliant x à respectivement (dN/dt)2/df ou (dNac/dt) 2/(a-df), df étant une constante, a étant une constante x dépendant de respectivement dN/dt ou dNac/dt de préférence par la relation : respectivement do.(ATo.dN/dt)2/d^ ou do.(AT0.dNac/dt)2/'a df^
18. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le calcul comprend le calcul du temps tc.
19. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que la mesure de saccades d'évènements ou la mesure d'évènements est mesurée de manière à déterminer ou suivre une évolution temporelle de un parmi T, S, Sac, x, N, Nac, A, Aac, dN/dt , dNac/dt , dE/dt et dEac/dt en fonction du temps de mesure t, le calcul du temps tc comprenant une utilisation et/ou une interpolation et/ou une régression d'une fonction reliant tc, t et l'évolution temporelle d'un parmi T, S, Sac, x, N, Nac, A, Aac, dN/dt , dNac/dt , dE/dt et dEac/dt ladite fonction comprenant de préférence :
S = Bo/(tc-t)p avec Bo une constante, ou A= Co/(tc-t)p/2 avec Co une constante, ou T = Do/(tc-t)p z/df avec Do une constante, ou x= Eo/(tc-t) p /df avec Eo une constante, ou N = Fo/(tc-t)p/2 avec Fo une constante, ou dN/dt = Go/(tc-t)p/2 avec Go une constante, ou Sac =Ho/(tc-t)ap avec Ho une constante, ou Aac = Ko/(tc-t)ap/2 avec Ko une constante, ou Nac = Lo/(tc-t)ap/2 avec Lo une constante, ou dNac/dt = Mo/(tc-t)ap/2 avec Mo une constante, ou dE/dt = No/(tc-t)p avec No une constante, ou dEac/dt = Oo/(tc-t)“-P avec Oo une constante, avec de préférence b =0,5 et a = 2,6.
20. Procédé selon la revendication 18 ou 19, caractérisé en ce qu'il y a un rapport supérieur ou égal à deux entre la plus petite et la plus grande valeurs de T, S, Sac, x, N, Nac, A, Aac, dN/dt , dNac/dt , dE/dt ou dEac/dt enregistrées.
21. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque saccade d'évènements comprend au moins cinq évènements.
22. Dispositif d'analyse d'une structure, comprenant :
- pour au moins une saccade (10) de plusieurs évènements situés à l'intérieur de la structure (5), chaque évènement étant un évènement d'endommagement mécanique (11) ou un évènement acoustique, des moyens techniques (2) de mesure:
• agencés pour effectuer une mesure d'une saccade desdits évènements comprenant une mesure d'une durée T, d'une énergie mécanique S ou acoustique Sac et/ou d'une extension spatiale x de cette saccade et/ou d'un nombre d'évènements mécaniques N ou acoustiques Nac dans cette saccade et/ou des énergies mécaniques A ou acoustiques Aac des évènements de cette saccade, et/ou
• agencés pour effectuer une mesure d'un évènement comprenant une mesure d'une énergie mécanique A ou acoustique Aac de cet évènement, et/ou d'une fréquence temporelle d'évènements mécaniques dN/dt ou acoustiques dNac/dt au moment de cet évènement, et/ou d'un taux d'énergie mécanique dissipée dE/dt ou d'un taux d'énergie acoustique dEac/dt au moment de cet évènement
- des moyens de calcul (3) agencés et/ou programmés pour, en fonction de la mesure d'un évènement et/ou de la mesure d'une saccade d'évènements, calculer une donnée r représentative d'un état de santé de la structure ou d'un temps tc de ruine de la structure.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4870271A (en) * 1987-02-06 1989-09-26 Philips Gerald J Method and apparatus for determining the size of defects in rolling element bearings with high frequency capability
US20080108372A1 (en) * 2002-06-11 2008-05-08 Intelligent Technologies International, Inc. Inductively Powered Asset Monitoring System
US8035508B2 (en) * 2002-06-11 2011-10-11 Intelligent Technologies International, Inc. Monitoring using cellular phones
CA3037793A1 (fr) * 2016-11-17 2018-07-19 Heuristic Actions, Inc. Dispositifs, systemes, procedes et modules de detection destines a etre utilises dans la surveillance de la sante structurale de structures
US20180340858A1 (en) * 2017-05-23 2018-11-29 The Boeing Company Application of Ultrasonic Guided Waves for Structural Health Monitoring of Bonded Joints

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