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Dissertations / Theses on the topic 'Contrôle de santé des structures'
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Hajrya, Rafik. "Contrôle santé des structures composites : approche expérimentale et statistique." Paris, ENSAM, 2012. https://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00727638.
Full textAbstract:
L'industrie aéronautique utilise des matériaux toujours plus performants pour ses avions et systèmes spatiaux. Ainsi, pour réaliser les communications, les avionneurs souhaiteraient aller vers une réelle intégration des structures antennaires à la structure de l'avion et donc de passer de la structure antennaire vue comme équipement embarqué à la structure antennaire devenue équipement intégré. Notre travail de thèse se situe dans le cadre du projet MSIE (Matériaux et Structures Intelligentes pour l'Electromagnétisme). L'objectif de ce projet est de répondre aux demandes du secteur aéronautique, en évaluant le concept de nouveaux matériaux susceptibles de permettre la réalisation de structures antennaires conformées, compactes et reconfigurables. Cette adaptabilité suppose que ces structures soient reconfigurables et donc capables, une fois munies de capteurs/actionneurs, de réaliser un contrôle actif de la directivité, du rendement et du gain des structures antennaires. Il est alors apparu nécessaire d'adjoindre à ces futures structures, une fonction de Contrôle santé ou Structural Health Monitoring "SHM", de manière à pouvoir détecter d'éventuels endommagements (impact, délaminage entre le réseau d'antennes et la structure composite, rupture des fibres, etc. . . . ) susceptibles de se produire au cours du vol ou au cours du vieillissement de la structure. C'est dans le développement de la fonction SHM que s'inscrit ce travail de thèse. A cet effet, nous avons réalisé des dispositifs expérimentaux en tenant compte des demandes de l'industriel. Ces dispositifs comportent des structures composites antennaires munies de capteurs et d'actionneurs piézoélectriques. A travers les informations transmises par les capteurs, nous avons développé deux méthodes de détection de l'endommagement à base d'Analyse en Composantes Principales (ACP) et d'Analyse en Composantes Indépendantes (ACI). Ces deux méthodes sont des approches statistiques qui ne nécessitent pas la connaissance du modèle mécanique de la structure à surveiller. Il s'agit de méthodes traitant des observations vectorielles (multivariées) transmises par les capteurs piézoélectriques, afin d'en extraire des caractéristiques de fonctionnement de la structure à l'état sain et de la structure dans un état inconnu. La comparaison entre ces caractéristiques nous a permis de calculer pour chacune des deux méthodes, un résidu indicateur d'endommagement. Nous avons complété ce résidu par une robustification de la prise de décision et cela par le calcul d'une borne, au-delà de laquelle l'endommagement est détecté<br>The aviation industry uses materials always more effective for its aircraft and space systems. The aircraft are equipped with antenna arrays to make communications. Our thesis falls within the MSIE project (Matériaux et Structures Intelligentes pour l'Electromagnétisme). The objective of this project is to meet the demands of the aviation industry, to evaluate the concept of new materials that enable the realization of compact and reconfigurable antenna composite structures. This adaptability assumes that these structures are also equipped with sensors/actuators able to perform an active control. It then necessary to add to these future structures a Structural Health Monitoring systems (SHM) to detect possible damage (impact, delamination between the host structure and the antenna array, fiber breakage, etc. . . ), which may occur during the flight or during the aging of the structure. The development of the SHM systems is the core of our thesis. For this purpose, we have built experimental tests that took into account the industrial requirements. These experimental tests include antenna composite structures equipped with piezoelectric sensors and actuators. Through the information received from the sensors, we developed two damage detection methodologies, based on Principal Component Analysis (PCA) and Independent Component Analysis (ICA). These methods are statistical approaches, which have the particularity of not requiring any knowledge of the mechanical model of the structure to be monitored. These two methods are a way to extract features from the piezoelectric sensors of the structure in a healthy and in an unknown state. The comparison between these characteristics allowed us to calculate for each method, a damage index. Furthermore, to robustify the decision, we have associated to this damage index, a bound that decides if the structure is in healthy or damaged state. We have successfully applied the two methods to detect damage in antenna composite structures, namely: impact, delamination of the composite structures
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Fendzi, Claude. "Contrôle Santé des Structures Composites : application à la Surveillance des Nacelles Aéronautiques." Thesis, Paris, ENSAM, 2015. http://www.theses.fr/2015ENAM0048/document.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse concerne la surveillance de l’état de santé de structures complexes en service. Elle est appliquée à des éléments d’une nacelle d’avion gros porteur. Ce travail est original et s’inscrit dans le cadre d’un projet, coordonné par AIRBUS Operations SAS et porté par AIRCELLE (Groupe SAFRAN). Les principales parties de la nacelle visées par notre démarche sont le capot de soufflante (fan cowl, composite monolithique) et la structure interne fixe du capot coulissant de l’inverseur de poussée (IFS, sandwich nid d’abeille). Ces structures réalisées en matériaux composites sont sujettes à de nombreux modes de dégradation(rupture de fibres, délaminage, fissures, etc…), qui peuvent impacter la durée de vie de la nacelle. De plus elles sont exposées à de nombreuses sollicitations environnementales dont des variations thermiques importantes (de -55 °C à +120°C). L’objectif de ce travail est la mise en place d’un système SHM visant à suivre l’état de santé de ces structures afin de détecter l’apparition de tels endommagements et de les localiser avant qu’ils ne conduisent à une dégradation de la structure; ceci de manière à permettre une maintenance prédictive. Des capteurs et actionneurs piézoélectriques (PZT) sont collés sur la structure et sont utilisés pour générer des ondes de Lamb et effectuer des mesures. La démarche SHM proposée s’appuie sur des mesures successives en partant d’un état initial considéré comme sain, puis en réalisant régulièrement des mesures de suivi. La différence entre des signaux mesurés pour deux états est analysée afin d’en extraire des caractéristiquessensibles à l’apparition de dommages. Après validation, des PZT ont été collés sur le fan cowl et l’IFS ainsi que sur des coupons et un banc d’essai approprié a été conçu afin de valider notre démarche. Du fait que l’on est amené à travailler sur des différences de signaux, des algorithmes de détection, basés sur les testsd’hypothèses statistiques et l’Analyse en Composantes Principales (ACP), ont dû être développés et validés. Ceci a d’abord été testé pour la détection de dommages contrôlés introduits d’abord dans des coupons, puis dans le fan cowl et dans l’IFS. Des algorithmes robustes (y compris aux variations de température) de localisation de ces dommages, basés sur l’extraction des temps de vol des ondes de Lamb, ont été développés et validés sur les structures étudiées. Une approche de quantification des incertitudes sur la localisation par inférence Bayésienne a été proposée en complément de la démarche déterministe implémentée<br>This work aims at designing a Structural Health Monitoring (SHM) system for complex composite structures, with an application to elements of aeronautical nacelles. This work is original and is in the framework of a project, coordinated by AIRBUS Operations SAS and headed by AIRCELLE (SAFRAN Group). The main parts of the nacelle concerned with our approach are the fan cowl (composite monolithic) and the inner fixed structure (IFS, sandwich structure with honeycomb core) of the thrust reverser. These structures made from composite materials are subjected to many damages types which can affect nacelle’s useful life (fiber breaking, delamination, crack, etc…). Furthermore these structures are exposed to many environmental constraints which are for instance important thermal variations (from -55°C to +120°C). The objective of this work is to develop a SHM system aimed at detecting and localizing these damages, before the degradation of the whole structureoccurs. Piezoelectric (PZT) actuators and sensors are bonded on the structure and they are used to generate Lamb wave signals and perform measurements. The proposed SHM approach is based on successive measurements starting from an initial state, considered as healthy and regularly conducting follow-up. The difference in signals measured between two states is analyzed in order to extract some damages-sensitivesfeatures. After validation, PZT elements were glued to the fan cowl and to the IFS as well as on representative coupons and a suitable test bench is designed in order to validate our approach. Since one has to work on difference in signals, damage detection algorithms based on statistical hypothesis testing and PrincipalComponent Analysis (PCA) have been developed and validated. This was first tested for the detection of controlled damages introduced in coupons, and thereafter on the fan cowl and IFS. Robust damage localization algorithms (including with temperature variations) based on Time-of-flight (ToF) extraction from difference in signals, were developed and validated for these structures. A Bayesian approach for uncertainties quantification in the damage localization is also developed, leading to more accuracy in the damage localization results
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SAINTHUILE, Thomas. "Récupération d'Energie Vibratoire pour Systèmes de Contrôle Santé Intégré de Structures Aéronautiques." Phd thesis, Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambresis, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00819117.
Full textAbstract:
L'objectif de cette thèse est de réaliser un système de Contrôle Santé Intégré des structures aéronautiques (CSI ou SHM) autonome et à double-fonctionnalité. Ce système doit être en mesure d'assurer son autonomie énergétique tout en réalisant les tâches de détection et de localisation des endommagements. Latechnique retenue pour alimenter ce système est basée sur la récupération d'énergie vibratoire par transducteurs piézoélectriques SHM collés. Durant ces travaux, un modèle analytique complet de la chaîne de récupération d'énergie vibratoire a d'abord été créé. Ce modèle, validé par la Méthode des ÉlémentsFinis (MEF), permet d'améliorer le rendement du système en déterminant les dimensions, les locali-sations et le type de matériau piézoélectrique idéals des transducteurs. Ce modèle a ensuite été étendu à une configuration plus représentative des conditions de vibrations d'une structure en vol. Une bonne corrélation entre les résultats provenant du modèle prédictif et les essais sur un banc de mesures a étémise en évidence. Une puissance de 1.67mW a été récupérée et la capacité large bande des transducteurs a été vérifiée. L'application de la récupération d'énergie au contrôle de structures composites en cours d'assemblage sur les lignes de production a également été étudiée. Dans ce cas, un transducteur stratégiquement localisé et alimenté par une source de tension disponible génère des ondes de Lambdans la structure afin de pallier l'absence de vibrations naturelles. Un réseau de transducteurs secondaires disséminés sur cette structure récupère et convertit cette énergie vibratoire en énergie électrique. Une puissance de 7.36 mW a été récoltée et ce système a été en mesure de détecter une chute d'outil sur le composite et d'éclairer de façon autonome une diode électroluminescente (DEL) simulant ici la consommation de la transmission sans fil de l'information.
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Sainthuile, Thomas. "Récupération d'Energie Vibratoire pour Systèmes de Contrôle Santé Intégré de Structures Aéronautiques." Thesis, Valenciennes, 2012. http://www.theses.fr/2012VALE0036/document.
Full textAbstract:
L’objectif de cette thèse est de réaliser un système de Contrôle Santé Intégré des structures aéronautiques (CSI ou SHM) autonome et à double-fonctionnalité. Ce système doit être en mesure d’assurer son autonomie énergétique tout en réalisant les tâches de détection et de localisation des endommagements. Latechnique retenue pour alimenter ce système est basée sur la récupération d’énergie vibratoire par transducteurs piézoélectriques SHM collés. Durant ces travaux, un modèle analytique complet de la chaîne de récupération d’énergie vibratoire a d’abord été créé. Ce modèle, validé par la Méthode des ÉlémentsFinis (MEF), permet d’améliorer le rendement du système en déterminant les dimensions, les locali-sations et le type de matériau piézoélectrique idéals des transducteurs. Ce modèle a ensuite été étendu à une configuration plus représentative des conditions de vibrations d’une structure en vol. Une bonne corrélation entre les résultats provenant du modèle prédictif et les essais sur un banc de mesures a étémise en évidence. Une puissance de 1.67mW a été récupérée et la capacité large bande des transducteurs a été vérifiée. L’application de la récupération d’énergie au contrôle de structures composites en cours d’assemblage sur les lignes de production a également été étudiée. Dans ce cas, un transducteur stratégiquement localisé et alimenté par une source de tension disponible génère des ondes de Lambdans la structure afin de pallier l’absence de vibrations naturelles. Un réseau de transducteurs secondaires disséminés sur cette structure récupère et convertit cette énergie vibratoire en énergie électrique. Une puissance de 7.36 mW a été récoltée et ce système a été en mesure de détecter une chute d’outil sur le composite et d’éclairer de façon autonome une diode électroluminescente (DEL) simulant ici la consommation de la transmission sans fil de l’information<br>The aim of this thesis is to develop a self-powered Structural Health Monitoring (SHM) system for aeronautical applications. This system has to be fully autonomous and has to be able to carry out SHM tasks such as damage detection and location. The energetic autonomy of the system is provided by a vibrational energy harvesting technology using bonded SHM piezoelectric transducers. In this document,an analytical model of the energy harvesting process has been proposed. This model, validated by the Finite Element Method (FEM), allows the optimization of the energy harvesting system by determining the ideal type of transducers as well as their optimal dimensions and locations. Then, this model has been applied to a configuration aiming to be more representative of the in-flight vibrations experienced by a structure. Good agreement has been found between the analytical simulation and the experimental measurements. A power of 1.67mW has been harvested and the wideband capability of the transducers has been verified. Afterwards, the possibility of using the vibrational energy harvesting technology to control composite structures on assembly line has been investigated. For this case study, a transducer strategically located nearby an available power supply generates Lamb waves throughout the structure to tackle the absence of natural vibration. The remaining sensors, spread all over the structure, convertthe mechanical vibrations into electrical power. Using this technology, a power of 7.36mW has been harvested. Finally, this SHM system has also been able to detect a tool drop on the composite structure and to light simultaneously and autonomously a light-emitting diode (LED) simulating the consumption required to transmit the information wirelessly
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Chapuis, Bastien. "Contrôle santé intégré par méthode ultrasonore des réparations composites collées sur des structures métalliques." Paris 7, 2010. http://www.theses.fr/2010PA077122.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est de développer un système de contrôle santé intégré (CSI) de patchs composites collés sur des plaques métalliques. Ces patchs sont utilisés dans l'industrie aéronautique pour réparer des zones endommagées par fissuration ou par corrosion. Le système CSI étudié se compose de trois disques minces en céramique piézoélectrique (PZT) intégrés dans la réparation et utilisés pour émettre et détecter des ondes de Lamb se propageant dans la structure. La présence d'un défaut est révélée par l'écho résultant de la diffraction de l'onde incidente sur ce défaut. La modélisation de la propagation des ondes de Lamb permet de choisir le mode le plus approprié à la situation. En particulier, la mise en évidence d'un phénomène de focalisation conduit à privilégier le mode A₀ lorsque le milieu de propagation est très anisotrope. Des essais du système CSI ont permis de mettre au point la stratégie de contrôle. Le choix s'est porté sur des mesures en configuration échographique, pour lesquelles le même disque PZT est utilisé pour émettre et recevoir les ondes de Lamb. Par ailleurs, il apparaît nécessaire de comparer le signal mesuré à un instant donné avec un état dit de référence pour lequel d'autres techniques de contrôle non destructif ont vérifié l'absence de défaut dans la structure. Enfin, nous présentons des essais de résistance mécanique en fatigue de patchs instrumentés afin, d'une part, de vérifier que la présence des disques ne réduit pas les performances de la réparation et, d'autre part, de tester le système CSI dans un environnement plus proche des conditions opérationnelles<br>This document presents the development of a Structural Health Monitoring (SHM) System for composite patches bonded to aluminum plates. These patches are used in aeronautic industries to repair cracked or corroded structures. The SHM System studied consists in three thin piezoelectric ceramic (PZT) discs embedded in the repair and used to generate and detect Lamb waves propagating in the structure. The defect is revealed by the echo emitted by the diffraction of the incident wave on the defect. The modelling of Lamb waves propagation in anisotropic structures enables to select the mode. In particular, the description of the focusing phenomenon shows that the use of A₀ mode has to be preferred when the anisotropy of the propagating medium is important. To set up the monitoring strategy some experiments have been performed. Pulse-echo measurements, for which the same disc is used to excite and to detect Lamb waves, are used. Moreover, it seems necessary to compare the signal measured in a given state to a baseline signal for which other non destructive techniques have checked the lack of defect in the structure. Finally, some fatigue mechanical résistance tests of a smart repair are presented. These tests have been achieved to verify that the introduction of the discs does not degrade the performances of the repair and to test the SHM System in an environment closer to operational conditions
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ZHANG, Yuxiang. "Contrôle de santé des matériaux et structures par analyse de la coda ultrasonore." Phd thesis, Université du Maine, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00971691.
Full textAbstract:
La coda ultrasonore est constituée d'ondes ultrasonores ayant subi des diffusions multiples lors de leur propagation dans un milieu complexe (milieu hétérogène/milieu homogène ayant une géométrie complexe). La coda ultrasonore présente une haute sensibilité aux perturbations du milieu de propagation. L'analyse de la coda ultrasonore par la méthode dite d’interférométrie de la coda (CWI pour Coda Wave Interferometry) permet d'évaluer la variation de la vitesse de propagation dans un milieu à partir des signaux de coda ultrasonores avec une grande précision (0,001 % en relatif). Une telle variation de la vitesse de propagation peut être utilisée pour l'évaluation et le contrôle non destructif (ECND) d’un matériau ou d'une structure. Un essai expérimental est présenté au début de la thèse comme exemple d’utilisation de la CWI pour l’ECND du béton. Face aux problèmes expérimentaux inhérents au degré de précision de cet essai, nous présentons un protocole expérimental conçu pour améliorer la fiabilité des résultats CWI. Ce protocole a été validé expérimentalement dans une étude d’acousto-élasticité du béton. Les résultats vérifient que ce protocole peut 1) réduire les biais provenant non seulement des fluctuations de température ambiante, mais aussi des procédures expérimentales et 2) améliorer la répétabilité de l’essai. Avec ce protocole de contrôle des biais, une étude du comportement de béton sous un chargement uni-axial en traction directe a été effectuée en utilisant la CWI. Les comportements élastique (l’effet acoustoélastique) et anélastique (l’effet Kaiser) du béton sont observés via les résultats CWI. Un coefficient acoustoélastique effectif (Β) qui décrit le niveau de la non-linéarité élastique du béton a été déterminé et utilisé pour la détection d’un endommagement léger du béton. La CWI est ensuite utilisée pour la détection globale de défauts (fissures) dans un milieu initialement linéaire (verre). Un chargement acoustique (l’onde de pompe) est utilisé pour mettre en jeu les non-linéarités des défauts. L’onde de coda qui se propage simultanément dans le milieu sert comme onde de sonde est modulée non linéairement par l’onde de pompe. L’apparition de la modulation non linéaire est due à la présence des défauts et peut être détectée par la variation des résultats CWI en fonction de l’amplitude de l’onde de pompe. En utilisant une onde de pompe large bande, nous montrons expérimentalement que cette méthode permet la détection des défauts et d’évaluation du niveau d’endommagement (via le niveau effectif de la non-linéarité) d’une manière globale sans zone aveugle.
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Zhang, Yuxiang. "Contrôle de santé des matériaux et structures par analyse de la coda ultrasonore." Thesis, Le Mans, 2013. http://www.theses.fr/2013LEMA1014/document.
Full textAbstract:
La coda ultrasonore présente une haute sensibilité aux perturbations du milieu de propagation. L'analyse de la coda par la Coda Wave Interferometry (CWI) permet d'évaluer précisément la variation de la vitesse de propagation (résolution en relatif de 0,001 %). Une telle évaluation peut être utilisée pour le contrôle non destructif (ECND) d’un matériau ou d'une structure.Un essai expérimental est présenté au début comme exemple d’utilisation de la CWI pour l’ECND du béton. Face aux problèmes inhérents au degré de précision de cet essai, nous présentons un protocole conçu pour améliorer la fiabilité des résultats CWI. Nous vérifions expérimenta vérifient que ce protocole peut améliorer la répétabilité de l’essai en réduisant les biais provenant des fluctuations de température ambiante et des procédures expérimentales. Avec ce protocole, une étude du comportement de béton sous un chargement uni-axial en traction directe a été effectuée en utilisant la CWI. Les comportements élastique (l’effet acoustoélastique) et anélastique (l’effet Kaiser) du béton sont observés via les résultats CWI. Un coefficient acoustoélastique effectif (Bêta) a été déterminé et utilisé pour la détection d’un endommagement léger du béton.La CWI est ensuite utilisée pour la détection globale de défauts dans un milieu initialement linéaire (verre) en observant la modulation non linéaire. L’apparition de ce phénomène non linéaire est due à la présence des défauts et détectée par la variation des résultats CWI en fonction de l’amplitude de l’onde de pompe. Nous montrons que cette méthode permet la détection des défauts et d’évaluation du niveau d’endommagement d’une manière globale sans zone aveugle<br>With their long and complex propagation paths, coda waves can probe the propagation medium repeatedly and show a high sensitivity to the perturbations to the medium, i.e. variations in propagation velocity. Since such variations may indicate the modification of elastic properties and Coda Wave interferometry (CWI) can determine it precisely (relative resolution of 0.001%), CWI is considered a promising method for non destructive testing and evaluation (NDT&E). An experimental test is presented as an example of the CWI use on concrete for NDT&E purpose. For solving the experimental repeatability issue revealed in this test, a bias-control protocol is designed to reduce the experimental bias in CWI results. It is experimentally confirmed that this protocol can remarkably improve the reliability of CWI results and the experimental repeatability. Together with this bias-control protocol, the CWI is used to study the behaviors of concrete under uni-axial load in direct tension. Both elastic (acoustoealstic effect) and inelastic (Kaiser effect) behaviors are observed via CWI results. Effective value of acoustoelastic coefficient is then determined from CWI results and used for the detection of an early-stage damage that artificially induced to the concrete specimen. A defect-detection method of an initially linear medium (glass) is then developed by using the CWI. Due to the nonlinearity brought by the defects, acoustic mixing effect occurred, and the observation of such effect is the indication of damage. The use of a broadband pump wave and the CWI makes possible to 1) detect the damage globally without blind zone and 2) assess the damage level in an effective manner
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Abou, Leyla Najib. "Contrôle santé intégré passif par corrélation de champ acoustique ambiant : Application aux structures aéronautiques." Valenciennes, 2010. http://ged.univ-valenciennes.fr/nuxeo/site/esupversions/fa3a198c-8d6b-49e7-96ef-883d2c5a09e1.
Full textAbstract:
Le Contrôle Santé Intégré (CSI) est une technique d’inspection permettant de contrôler l’intégrité d’une structure mécanique d’une façon autonome et permanente au cours de son utilisation. Le travail présenté dans ce manuscrit est consacré à l’étude d’un CSI passif en domaine aéronautique, par corrélation du champ acoustique. En effet, des études récentes ont montré qu’il existe une relation entre la fonction de corrélation d’un champ diffus entre deux points, et la fonction de Green entre ces deux derniers. Le but est d’exploiter les vibrations mécaniques dans un avion pendant la phase de vol. Dans un premier temps, le potentiel de cette méthode est vérifié expérimentalement, et les problèmes et les difficultés dus à quelques imperfections d’application sont soulignés. Dans un deuxième temps, un outil de simulation est développé pour mieux comprendre certains phénomènes acoustiques, et une solution permettant de contourner le problème dû aux imperfections d’application (champ non diffus) est proposée et validée expérimentalement. Enfin, une optimisation de cette solution est faite avec une quantification de l’influence de certains paramètres. Dans ce but une approche théorique statistique est présentée et comparée à des résultats expérimentaux<br>Structural Health Monitoring (SHM) is an autonomous and permanent technique for checking the integrity of a mechanical structure. The interest of is to inspect the integrity of the structure in near real time, which increases reliability, and avoiding immobilization of the aircraft during the inspection phase, and thus reduce maintenance cost. The work presented here is devoted to the study of a passive SHM in aeronautics using an ambient noise cross correlation. Indeed, recent studies have shown a relationship between the correlation function of a diffuse field between two points, and the Green’s function between them. The aim is to exploit the mechanical vibrations in an aircraft during the flight. In a first step, the potential of this method is verified experimentally, and the problems and difficulties due to some imperfections of application are outlined. In a second step, a simulation tool is developed to better understand certain acoustic phenomena, and a solution to solve the problem caused by the imperfections of the application (non-diffuse field) is proposed and validated experimentally. Finally, an optimization of this solution is made with a quantification of the influence of certain parameters. For this purpose a statistical theoretical approach is made and compared with experimental results
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Ghrib, Meriem. "Contrôle santé des structures composites : génération de délaminages par choc laser et quantification par apprentissage machine." Thesis, Paris, ENSAM, 2017. http://www.theses.fr/2017ENAM0070/document.
Full textAbstract:
Dans ce travail, nous abordons la quantification de dommage de type délaminage dans des stratifiés en CFRP. Le problème de quantification est transformé en un problème de classification multiclasses au sens de l'apprentissage statistique. Chaque classe correspond à une certaine sévérité de dommage. Le modèle de machine à vecteurs de support (SVM) est utilisé pour effectuer la classification. Généralement, des descripteurs de dommage basés sur une utilisation directe des signaux mesurés (SBF) sont utilisés pour apprendre les modèles décisionnels. Dans ce travail, nous nous basons sur l'hypothèse qu'un dommage génère nécessairement une part de non linéarité dans la réponse dynamique de la structure et nous investiguons la pertinence de l'utilisation de descripteurs de dommage basés sur un modèle non linéaire (NMBF) pour améliorer les performances du modèle décisionnel. Les NMBF proposés sont calculés en se basant sur le modèle de Hammerstein en parallèle identifié avec un signal de type "sweep exponentiel". Une réduction de dimension du vecteur des caractéristiques en utilisant l'ACP est également conduite et son effet sur les performances du processus de quantification suggéré est étudié. L'approche de quantification proposée a été testée et validée en utilisant des résultats de simulation puis des résultats expérimentaux obtenus sur des plaques composites en CFRP équipées d'éléments piézoélectriques et contenant diverses sévérités de délaminage. Les dommages de type délaminage ont été générés au sein des échantillons de manière calibrée et réaliste à l'aide de la technique du choc LASER et plus particulièrement du choc LASER symétrique. Nous avons démontré expérimentalement que cette configuration de choc LASER est une alternative efficace aux méthodes classiques de génération de dommage telles que les impacts classiques et les patches de Téflon, permettant une meilleure calibration du dommage en type, profondeur et taille<br>In this work, we approach delamination quantification in Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) laminates as a classification problem whereby each class corresponds to a certain damage extent. A Support Vector Machine (SVM) is used to perform multi-class classification task. Classically, Signal Based Features (SBF) are used to train SVMs when approaching SHM from a machine learning perspective. In this work, starting from the assumption that damage causes a structure to exhibit nonlinear response, we investigate whether the use of Nonlinear Model Based Features (NMBF) increases classification performance. NMBF are computed based on parallel Hammerstein models which are identified with an Exponential Sine Sweep (ESS) signal. Dimensionality reduction of features vector using Principal Component Analysis (PCA) is also conducted in order to find out if it allows robustifying the quantification process suggested in this work. The proposed quantification approach was first tested and validated using simulation results. Thereafter, experimental results on CFRP composite plates equipped with piezoelectric elements and containing various delamination severities are considered for demonstration. Delamination-type damage is introduced into samples in a calibrated and realistic way using LASER Shock Wave Technique (LSWT) and more particularly symmetrical LASER shock configuration. We have experimentally demonstrated that such a configuration of LASER shock is an effective alternative to conventional damage generation techniques such as conventional impacts and Teflon inserts since it allows for a better calibration of damage in type, depth and size
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El, Rammouz Hala. "Réalisation de matrices de micro-transducteurs acoustiques : application au controle santé intégré." Thesis, Valenciennes, Université Polytechnique Hauts-de-France, 2021. http://www.theses.fr/2021UPHF0010.
Full textAbstract:
Les réseaux de micro-transducteurs connaissent un fort développement afin de répondre aux exigences du contrôle santé intégré des structures. Ce dernier permet d'évaluer en tout moment l'état de santé de la structure tout en intégrant un système de contrôle non destructif à celle-ci. En effet, un réseau de micro-transducteurs permet d'acquérir plusieurs signaux en même temps sans effectuer un balayage spatial permettant de caractériser la structure. Parallèlement, l'utilisation des ondes guidées ultrasonores fournit un outil efficace pour la caractérisation de celle-ci. Cependant, elles présentent des caractéristiques complexes qui rend l'analyse de leurs interactions avec des défauts compliquée. Pour cela, il est souhaitable de favoriser la propagation d'un mode unique dans la structure. Dans ce contexte, le but de cette thèse est de présenter un modèle de matrice de micro-transducteurs pour la réception des ondes guidées dans une structure cylindrique, en particulier, le mode de flexion F(1,1). Dans un premier temps, la réalisation et la caractérisation des matrices de micro-transducteurs sont présentées. Les résultats ont montré la capacité de celles-ci à opérer dans la gamme fréquentielle (60 kHz - 70 kHz) malgré sa haute fréquence de résonance. Dans un deuxième temps, les mesures optiques et électriques effectuées sur la matrice ont validé l'utilisation de celle-ci pour des applications dans le CSI et le CND des structures cylindriques tout en favorisant la propagation du mode F(1,1)<br>Micro-transducers networks are experiencing strong development in order to meet the require- ments of Structural Health Monitoring (SHM). The latter makes it possible to assess at any time the state of health of the structure while integrating a Non-Destructive Evaluation (NDE) system therein. Indeed, a network of micro-transducers makes it possible to acquire several signals at the same time without carrying out a mechanical scanning making it possible to characterise the structure. At the same time, the use of ultrasonic guided waves provides an e_ective tool for the characterisation of structures. However, they have complex characteristics which make the analysis of their interactions with defects complicated. For this, it is desirable to promote the propagation of a single-mode in the structure. In this context, this thesis aims to present a model of a micro- transducers matrix for the reception of guided waves in a cylindrical structure, in particular, the _exural mode F(1,1). First, the realisation and characterisation of the micro-transducer matrices are presented. The results showed their ability to operate in the frequency range (60 kHz - 70 kHz) despite its high resonant frequency. Second, the optical and electrical measurements carried out on the matrix validated its use for applications in the SHM and the NDE of cylindrical structures while generating the F(1,1) mode
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Krishna, Aditya. "Topological Imaging of Tubular Structures using Ultrasonic guided waves." Thesis, Bordeaux, 2020. http://www.theses.fr/2020BORD0111.
Full textAbstract:
Les structures tubulaires sont largement utilisées dans diverses industries telles que l’aérospatiale, le pétrole et le gaz, le nucléaire, etc. Le Contrôle Non Destructive (CND) de ces structures joue un rôle crucial au cours de leur cycle de vie. Afin de tester de grandes structures avec une accessibilité limitée, la méthode de CND utilisant des ondes guidées a été développée comme une solution viable. En raison de la nature de ces ondes, elles sont capables de se propager sur de grandes distances sans perdre une grande partie de leur énergie. Cependant, elles sont complexes puisque leur vitesse dépend de la fréquence, c'est-à-dire qu'elles sont dispersives. Classiquement, l’étude de ce type d’ondes nécessite des simulations par éléments finis coûteuses. Cette thèse propose une alternative à de telles simulations avec une méthode rapide et robuste pour simuler la propagation d'ondes guidées dans des structures tubulaires.Partant de ces calculs, pour localiser des défauts, l'objectif de ce travail est d'obtenir des images topologiques 3D de structures tubulaires isotropes multicouches par propagation de ces ondes guidées ultrasonores. Un modèle mathématique est proposé où l'équation d'onde est convertie en une équation différentielle ordinaire par rapport au rayon «r» en utilisant les transformées de Fourier et de Laplace pour les variables spatiales et temporelles respectivement. La solution en ondes partielles, exprimée comme une combinaison des fonctions de Bessel, permet la création d'un algorithme semi-analytique rapide et robuste pour calculer la fonction de Green de structures tubulaires. Un modèle approché en présence de défauts numériques est ensuite développé. La réponse des défauts est considérée comme la réponse cumulative des sources secondaires, visant à annuler le champ de contraintes incident et diffracté présent en son sein. Ensuite, le modèle numérique est validé par des mesures expérimentales.Enfin, la technique de l'imagerie topologique est introduite. Cette méthode d'imagerie est basée sur la corrélation entre les champs ultrasonores sans et avec défaut. La polyvalence et la flexibilité de l'outil numérique en conjonction avec cette méthode d'imagerie sont ensuite démontrées avec succès en localisant et imageant une multitude de défauts numériques et expérimentaux avec des dimensions aussi faibles que 1/40e de la longueur d'onde<br>Tubular structures are widely used in a variety of industries such as Aerospace, Oil and Gas, Nuclear, etc. Non Destructive Evaluation (NDE) of these structures plays a crucial role during it’s life cycle. In order to test large structures with limited accessibility, guided wave testing was developed as a viable solution. Due to the nature of these waves, they are able to propagate over large distances without losing much of their energy. However, they are also complex in that their velocity is frequency dependent i.e. they are dispersive. Conventionally, guided wave testing require costly finite element simulations. This thesis offers an alternative to such simulations with a quick and robust method to simulate guided wave propagation in tubular structures.Based on these calculations, the aim of this work is to obtain the 3d topological image of multilayered isotropic tubular structures using ultrasonic guided waves to locate defects. A mathematical model has been proposed where the wave equation is converted to an ordinary differential equation with respect to radius 'r' using the Fourier and Laplace transforms for the spatial and temporal variables respectively. The partial wave solution, expressed as a combination of Bessel’s functions, allows for the creation of a fast robust semi-analytical algorithm to compute the Green function in tubular structures. A model to approximate numerical defects is then developed. The defect response is considered as the cumulative response of secondary sources, aiming to negate the incident and diffracted stress field present within it. Next, the numerical model is validated with experimental measurements.Finally, the technique of Topological Imaging is introduced. This method of imaging is based on the idea of performing a correlation between two wave fields for defect localization. The versatility and flexibility of the numerical tool in conjunction with the method of imaging is then successfully demonstrated by localising and imaging a multitude of numerical and experimental defects with dimensions as low as 1=40th of the wavelength
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Barnoncel, David. "Etude d'un système de contrôle santé intègré pour structures sandwich composites utilisant des transducteurs piézo-électriques minces." Paris, CNAM, 2006. http://www.theses.fr/2006CNAM0501.
Full textAbstract:
Cette thèse a pour sujet l'étude et la réalisation d'un Système de Contrôle Santé Intégré (SCSI) pour une structure sandwich : le radôme du rafale. Le but du SCSI est de détecter, localiser et estimer la taille d'endommagements apparus dans la structure en cours de vie. La caractérisation des endommagements se fait à l'aide d'onde de Lamb se propageant dans la structure. Pour obtenir un système intégré à la structure nous utilisons des émetteurs et récepteurs piézo-électriques minces. L'utilisation du mode de flexion à basse fréquence est adaptée à la structure des endommagements. La mise au point des méthodes pour leur caractérisation nécessite la connaissance des ondes de Lamb dans le matériau sandwich (atténuation et vitesse de phase); pour cela nous avons mis au point un banc CND. Il a aussi permis de visualiser l'interaction onde-endommagements. Les méthodes de traitement du signal et l'utilisation des stimulations comme base de comparaison nous ont permis, à partir des signaux du SCSI, d'obtenir une méthode de détection, de localisation et d'estimation de taille pour des endommagements réels<br>This PhD is a study of a Integrated Health Monitoring System (IHMS) for a sandwich structure : Rafale nose. The goal of the IHMS is to detect, localize and estimate the size of damages appearing during the life. The characterization of the damages is made with Lamb waves that propagate in the structure. In order to have an integrated system we use slim piezo-electric devices. The use of the flexural wave at low frequencies is adapted to the shape of the damages. The method used with the IHMS needs to knowledge of the sandwich Lamb waves with charateristics (dissipation, Phases speed). In order to measure theses characteistics which have build a NDE system. That have also give a visualisation of the interaction of the waves with damages. The use of special signal processing method and a base references made by simulation with the IHMS signal gives a method to detect, localise and estimate the size of a real damage
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Genari, Helói Francico Gentil. "Damage-Tolerant Modal Control Methods for Flexible Structures." Thesis, Paris, ENSAM, 2016. http://www.theses.fr/2016ENAM0032/document.
Full textAbstract:
Les structures intelligentes sont de plus en plus présentes dans différentes industries et notamment dans les domaines de l'aéronautique et du génie civil. Ces structures sont dotées de fonctions qui leur permettent d'interagir avec leur environnement, d'adapter leurs caractéristiques structurelles (raideur, amortissement, viscosité, etc.) selon les besoins ou de surveiller leur état de santé ou « SHM » (Structural Health Monitoring). Aujourd’hui, les performances des méthodes de contrôle actif peuvent être considérablement dégradées lors de l’apparition d’endommagement. Le contrôle actif tolérant aux dommages ou « DTAC » (Damage Tolerant Active Control) est un champ de recherche récent qui s'intéresse à l'élaboration d'approches intégrées pour réduire les vibrations tout en surveillant l'intégrité de la structure, en identifiant les éventuels dommages, et en reconfigurant la loi de commande.Cette thèse apporte une contribution au DTAC en proposant une approche originale basée sur la norme H∞ modale . Les méthodes proposées se focalisent principalement sur le cas où plusieurs actionneurs et capteurs piézoélectriques non-collocalisés sont utilisés pour atténuer les vibrations des structures endommagées. Le manuscrit comprend quatre parties principales. Le chapitre 2 présente des rappels sur la commande H∞ et sur sa solution sous optimale obtenue par une approche par inégalité matricielle ou « LMI » (Linear Matrix Inequality), sur lesquels s’appuient les développements proposés dans ce travail. Le chapitre 3 décrit la norme H∞ modale introduite pour le contrôle actif des vibrations. Cette commande présente une sélectivité modale élevée, permettant ainsi de se concentrer sur les effets du dommage tout en bénéficiant des propriétés de robustesse qu'offre la commande H∞ vis-à-vis du spillover et des variations de paramètres. Une nouvelle stratégie de rejet des vibrations est proposée au chapitre 4. C'est une approche dite préventive où une prise en compte lors de l'élaboration de la commande H∞ modale, des zones fortement contraintes de la structure, où le risque d’endommagement est élevé est réalisée. Un algorithme SHM est proposé afin d'évaluer la sévérité du dommage pour chaque mode. Le chapitre 5 propose une nouvelle approche modale à double boucle de commande pour faire face à des endommagements imprévisibles. Un premier correcteur est conçu dans ce but pour satisfaire les contraintes de performance et de robustesse sur la structure saine, tandis que le second a pour objectif de conserver un contrôle satisfaisant quand un dommage survient. La loi de commande s'appuie sur un observateur d’état et d'un algorithme SHM pour reconfigurer en ligne le correcteur. Toutes les approches DTAC proposées sont testées en utilisant des simulations (analytiques et éléments finis) et/ou des expérimentations sur des structures intelligentes<br>Smart structures have increasingly become present in different industry applications and particularly in the fields of aeronautics and civil engineering. These structures have features that allow interactions with the environment, adapting their characteristics according to the needs (stiffness, damping, viscosity, etc.), monitoring their health or controlling their vibrations. Today smart structure active control methods do not respond appropriately to damage, despite the capacity of external disturbances good rejection. Damage-tolerant active control (DTAC) is a recent research area that aims to develop integrated approaches to reduce the vibrations while monitoring the integrity of the structure, identifying damage occurrence and reconfiguring the control law of the adopted active vibration control method.This thesis contributes to DTAC area, proposing a novel modal control framework and some applying strategies. Developed methods focus in non-collocated flexible structures, where multiples piezoelectric sensors and actuators are used to attenuate damaged structure vibration. The chapters present four main topics and the conclusions. Chapter 2 reviews the regular suboptimal H∞ problem and its respective solution based on the linear matrix inequality (LMI) approach, which is a fundamental tool for the development of subsequent topics. Chapter 3 introduces the modal H∞-norm based method for vibration control, which reveals high modal selectivity, allowing control energy concentration on damage effects and presenting robustness to spillover and parameter variation. A new control strategy is developed in Chapter 4, taking into account existing knowledge about the structure stressed regions with high probability of damage occurrence, leading to specific requirements in the modal H∞ controller design. A structural health monitoring (SHM) technique assesses each damaged mode behavior, which is used to design a preventive controller. Chapter 5 presents a novel modal double-loop control methodology to deal with the unpredictability of damage, nevertheless ensuring a good compromise between robustness and performance to both healthy and damaged structures. For this purpose, the first loop modal controller is designed to comply with regular requirements for the healthy structure behavior, and the second loop controller is reconfigured aiming to ensure satisfactory performance and robustness when and if damage occurs, based on a state-tracking observer and an SHM technique to adapt the controller online. In all these chapters, simulated (analytical and finite elements based) and/or experimental aluminum structures are used to examine the proposed methodology under the respective control strategies. The last chapter subsumes the achieved results for each different approach described in the previous chapters
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Grondel, Sébastien. "Contribution à l’optimisation du contrôle santé intégré par ondes de Lamb : Application à la surveillance de structures aéronautiques." Valenciennes, 2000. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/78128995-960f-471e-a183-bca2c37f9aa6.
Full textAbstract:
Ce travail est consacré à l'étude et à la mise au point d'un système de surveillance embarqué destiné au contrôle santé de structures aéronautiques. Le système choisi pour réaliser ce « contrôle santé intégré » repose, d'une part, sur l'excitation et la réception d'ondes de Lamb le long de la structure, par l'intermédiaire de transducteurs piézoélectriques fonctionnant en émetteur-récepteur et d'autre part, sur la veille permanente de la structure par ces mêmes transducteurs. L'utilisation d'un tel système s'avère cependant complexe et un certain nombre de points techniques doivent être résolus afin d'optimiser ce type de surveillance. En premier lieu, une parfaite connaissance des caractéristiques des ondes de Lamb générées est nécessaire. Dans ce but, différentes techniques de mesures de vitesse sont utilisées et appliquées avec succès sur des exemples variés comme celui d'une aile d'avion. D'autre part, une série d'essais préliminaires est réalisée sur des plaques métalliques rivetées ainsi que sur des parties d'aile d'avion en composite, afin de s'assurer du bon fonctionnement de ce système sur des structures réelles. Ainsi, des défauts de nature différente (fissures de fatigue, endommagements liés a des impacts basses vitesses) sont initiés dans ces structures puis détectés. Enfin, une technique de modélisation hybride (éléments finis - modes normaux) est utilisée dans le but de concevoir des transducteurs mieux adaptés a la génération des modes de Lamb. Les résultats sont ensuite concrétisés sur une plaque composite de symétrie orthotrope.
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Fribourg-Blanc, Eric. "Actionneurs en couches minces pour le contrôle santé de structures aéronautiques : étude de films de PZT et de PMNT." Valenciennes, 2003. http://ged.univ-valenciennes.fr/nuxeo/site/esupversions/5bc13e2c-2559-483a-84e1-d033a921efdb.
Full textAbstract:
L'étude de films de PZT (Pb(Zr,Ti)O3) a été menée dans le but d'obtenir des actionneurs de structure à grande densité de puissance. Basé sur des considérations théoriques, il est montré expérimentalement que : une couche mince déforme la structure sur laquelle elle couplée de façon identique à une pastille piézo-électrique massive sous une même tension électrique,corrélativement, le coefficient piézo-électrique transverse-plan effectif est indépendant de l'épaisseur du matériau piézo-électrique, ce coefficient est constant avec le champ électrique, le coefficient de couplage électromécanique est proportionnel à l'épaisseur de l'actionneur. L'étude a notamment permis de préciser l'évolution des propriétés électriques et de tenue en tension des films PZT en fonction de l'épaisseur et de la composition. Enfin, la synthèse et l'étude de films PMNT (Pb(Mg1/3Nb2/3)1-xTixO3) a permis de poser les bases pour l'obtention d'actionneurs à propriétés électromécaniques accrues<br>The study of PZT (Pb(Zr,Ti)O3) films was undergone to demonstrate high power density actuators for structure. Based on theoretical considerations, it is experimentally shown that : a thin film coupled on a structure performs the same deformation than a bulk piezoelectric layer under the same voltage, consequently the effective transverse-plane piezoelectric coefficient is independant of the thickness of the piezoelectric material, this coefficient is constant with applied electric field, the electromechanical coupling coefficient is proportional to the actuator's thickness. This study has also clarified the evolution of electrical properties and dielectric breakdown strength of PZT films as function of their thickness and composition. Finally the synthesis and study of PMNT (Pb(Mg1/3Nb2/3)1-xTixO3) films give a preliminary basis for further enhancement of electromechanical power of these thin film actuators
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Hoang, Huu Tinh. "Contrôle santé intégré passif par ondes élastiques guidées de tuyauteries pour applications nucléaires et pétrolières." Thesis, Valenciennes, Université Polytechnique Hauts-de-France, 2020. http://www.theses.fr/2020UPHF0023.
Full textAbstract:
Le contrôle santé des structures (plus connu sous l’acronyme SHM pour Structural Health Monitoring) consisteà intégrer des capteurs dans une structure afin de suivre son état de santé en temps réel tout au long de sa vie.Les travaux de recherche menés dans cette thèse avaient pour objectif de développer une nouvelle approchede SHM pour la détection de corrosion/érosion dans les tuyaux. Ce manuscrit présente une nouvelle méthoded’imagerie quantitative, dite tomographie passive par ondes élastiques guidées, basée sur l’utilisation d’un réseauembarqué de capteurs piézoélectriques (PZT) écoutant et analysant uniquement le bruit élastique ambiant générénaturellement par la circulation de fluide dans des tuyaux. Cette technique passive offre de nombreux atouts pourun système SHM comme une diminution de sa consommation énergétique, un système électronique simplifié etla possibilité de réaliser une inspection lorsque la structure est en fonctionnement. La méthode passive permetaussi d’utiliser des nouveaux capteurs de type réseaux de Bragg sur fibre optique (FBG) qui présentent plusieursavantages par rapport aux capteurs classiques PZT (faible intrusivité, possibilité de multiplexage, résistance auxenvironnements sévères, etc.) mais qui ne sont pas capable d’émettre des ondes. Une première démonstration defaisabilité d’imagerie de corrosion/érosion par FBG est illustrée expérimentalement au travers d’une tomographiehybride dans laquelle l’émission d’ondes est réalisée par PZT et la réception par FBG. Toutes ces études offrent desperspectives prometteuses en vue de l’application de la tomographie passive sur des structures industrielles à l’aided’un système purement FBG. Parmi les principaux résultats présentés dans la thèse, nous montrons que les défautsde corrosion/érosion peuvent être caractérisés par tomographie sur un tube droit sans nécessité de recourir à unétat de référence. Cela est faisable à l’aide d’une nouvelle méthode d’auto-calibration des données développée danscette thèse et utilisée pour réaliser l’imagerie par tomographie. L’absence d’un état de référence rend la méthodetrès fiable et limite les fausses alarmes du système. Finalement, des études préliminaires de tomographie sur desstructures plus complexes comme un tube coudé ont été menées et validées numériquement<br>Structural Health Monitoring (SHM) consists in embedding sensors into a structure in order to monitor its health inreal time throughout its lifetime. The research works carried out in this thesis aimed at developing a new approachof SHM for the detection of corrosion/erosion in pipes. This manuscript presents a new quantitative imaging method,called passive elastic guided wave tomography, based on the use of an embedded network of piezoelectric sensors(PZT) listening and analyzing only the ambient elastic noise which is naturally generated by the fluid circulation inpipes. This passive method offers many advantages for a SHM system, such as reduction of energy consumption,simplified electronics and ability to perform an inspection while the structure is in operation. In addition, thispassive method makes SHM systems possible to use Fiber Bragg Grating sensors (FBG) which have several advantagesover traditional PZT sensors (low intrusivity, resistance to harsh environments, etc.) but which are not able to emitwaves. A first demonstration of the feasibility of corrosion/erosion imaging by FBG is illustrated experimentallythanks to a result obtained by hybrid tomography in which wave emission is performed by PZT and reception byFBG. All these works offer promising perspectives for the application of passive tomography on industrial structuresusing a pure FBG system. Among the various results presented in this thesis, we also show that corrosion/erosiondefects can be characterized by tomography on a straight pipe without the need for a baseline measurement in apristine state. It is feasible by using a new method of auto-calibration of the data used for tomography. The absenceof baseline measurement makes the method very reliable and avoid false alarms of the system. Finally, preliminarystudies on tomography for more complex structures such as a bended pipe have been realized and validated throughsimulations
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Ding, Wenxiang. "Structural health monitoring of piezoelectric ultrasonic transducers." Electronic Thesis or Diss., Bourges, INSA Centre Val de Loire, 2021. http://www.theses.fr/2021ISAB0008.
Full textAbstract:
Les transducteurs à ultrasons ont été largement utilisés dans le diagnostic médical, la thérapie, l'évaluation non destructive, le nettoyage, le sonar et d'autres applications. Le bon fonctionnement du transducteur lui-même est un facteur clé de la fiabilité globale du système. Cependant, en raison d'une mauvaise utilisation par l’opérateur ou d'une dégradation des matériaux, des défauts peuvent survenir tels que des ruptures dans le câblage, des fissures dans les matériaux passifs, l’endommagement des matériaux actifs, une délamination entre les couches constitutives du dispositif ... Ce travail de thèse porte sur une analyse détaillée de l'influence de délaminations sur les performances du transducteur, visant à déterminer des procédures pour faciliter le suivi du comportement du transducteur pendant sa durée de vie et la détection des dégradations avant qu'elles n'affectent significativement les performances du système dans son ensemble.Dans le cadre de ce travail, un modèle analytique bidimensionnel original pour l’étude des vibrations couplées dans les résonateurs piézoélectriques est proposé. Des solutions générales pour toutes les grandeurs physiques dans les systèmes de coordonnées cartésiennes et cylindriques sont déduites des équations tensorielles de la piézoélectricité. Elles sont exprimées sous forme de séries de fonctions trigonométriques ou de Bessel. L'impédance électrique, la forme du mode et le spectre de fréquences des céramiques piézoélectriques sont calculés par la méthode analytique proposée ainsi que par la méthode des éléments finis. La comparaison des résultats de ces deux méthodes montre un excellent accord.Une étude systématique de l'influence de différents types de délaminations sur les performances des transducteurs ultrasonores monoéléments et multi-éléments est présentée. Des modèles par éléments finis sont développés pour montrer l'impact des différents types de délaminations ainsi que d'autres facteurs sur l'admittance électromécanique (EMA) de transducteurs composés soit d'un disque soit de parallélépipèdes de céramiques piézoélectriques, d'un milieu arrière et d'une lame adaptatrice. Des études expérimentales sont mises en place pour valider les modèles et des indicateurs quantitatifs sont proposés. Des éléments sont réalisés en impression 3D (milieu arrière, lame adaptatrice) et montés sur des échantillons de céramiques piézoélectriques pour obtenir un transducteur modèle intact et des transducteurs modèles avec délaminations. La comparaison entre les résultats numériques et expérimentaux montre un bon accord et permet d’affirmer que des modifications de l'EMA peuvent révéler l'apparition et l'étendue d'une délamination entre les éléments constitutifs d’une sonde échographique<br>Ultrasonic transducers have been widely used in medical diagnostic, therapy, non-destructive evaluation, cleaning, underwater sonar, and other applications. The proper functioning of the transducer itself is a key factor in the reliability of the entire system. However, due to the misuse of operators or material degradation, defects may occur, such as breakages in cables, cracks, damaged or weakened crystals, and delamination between layers. This contribution focuses on a detail analysis of the influence of bonding delamination on the performance of the transducer, aiming to determine procedures to facilitate the monitoring of the behavior of the transducer during its lifetime and the detection of degradations before they significantly affect the performance of the system.In the frame of this work, an original two-dimensional analytical model for coupled vibrations of finite piezoelectric resonators is proposed. General solutions for all the physical quantities in Cartesian and cylindrical coordinate systems are deduced from the governing equations. They are expressed as a series of trigonometric or Bessel functions. Electrical impedance, mode shape, and frequency spectrum of piezoceramics are calculated by the proposed analytical method as well as by the finite element method. Comparison of the results of these two methods shows an excellent agreement.A systematic investigation of the influence of different kinds of bonding delamination on the performance of single-element and linear array ultrasonic transducers is presented. Finite element models are developed to show the impact of bonding delamination as well as other factors on the electromechanical admittance (EMA) of ultrasonic transducers, which are composed of a piezoceramic disk or parallelepiped, a backing, and a matching layer. Experimental studies are set up to validate the models and quantitative indicators are proposed. 3D printed backings and matching layers are mounted on piezoceramic elements to obtain an intact model transducer and delaminated ones. Comparison between numerical and experimental results show a good agreement, which allows to affirm that changes in EMA can reveal the occurrence and extent of a delamination in an ultrasound probe
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Lizé, Emmanuel. "Détection d'endommagement sans état de référence et estimation de la température pour le contrôle santé intégré de structures composites par ondes guidées." Thesis, Paris, ENSAM, 2018. http://www.theses.fr/2018ENAM0058/document.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse concerne le contrôle santé intégré (SHM : Structural Health Monitoring) de structures composites aéronautiques par ondes guidées avec des transducteurs piézoélectriques (PZT). La majorité des méthodes de détection classiques reposent sur la comparaison de signaux issus de la structure inspectée à l’état courant avec ceux mesurés dans un état sain (la baseline). La température altère significativement les signaux mesurés et le diagnostic associé si son influence n’est pas prise en compte dans la baseline. D’autre part, l’acquisition de la baseline est très contraignante en vue d’un déploiement des systèmes SHM en condition réelles. La première contribution de cette thèse est l’estimation du champ de température à partir des mesures des PZTs (décalage du spectre fréquentiel et capacité statique), qui permet de compenser l’effet de la température dans la baseline sans ajouter de capteurs dédiés. La seconde contribution concerne les méthodes sans état de référence (baseline free). Les performances de détection de quatre méthodes sont comparées (rupture de réciprocité, variation d’amplitude, analyse des modes de Lamb et baseline instantanée) sur un modèle numérique et des cas expérimentaux d’endommagement à différentes températures sur une plaque de composite fortement anisotrope. Les résultats obtenus démontrent que la décomposition des modes de Lamb dans les signaux mesurés par l’intermédiaire de dual PZTs (PZTs constitués de deux électrodes concentriques – un anneau et un disque – sur leur face supérieure) permet d’améliorer de façon significative les performances de détection de ces méthodes. Un processus de dimensionnement du réseau de dual PZTs est proposé pour le déploiement de ces méthodes sur des structures complexes et prenant en compte la forte anisotropie des matériaux. Ces résultats ouvrent des perspectives prometteuses contribuant potentiellement au transfert des technologies de SHM des laboratoires vers l’industrie<br>This thesis work concerns the Structural Health Monitoring (SHM) of aeronautical composite structures by guided waves with piezoelectric transducers (PZT). Conventional detection methods are based on the comparison of signals from the inspected structure in the current state with those measured in a healthy state (the baseline). Temperature significantly alters the measured signals and the associated diagnosis if its influence is not considered in the baseline. Also, the acquisition of the baseline is very constraining for the deployment of SHM systems in real conditions. The first contribution of this thesis is the estimation of the temperature field from the PZT measurements (modal frequency shift and static capacity), which allows to compensate the effect of temperature in the baseline without adding dedicated sensors. The second contribution of this thesis concerns baseline free methods. The detection performance of four methods are compared (reciprocity principle, amplitude variation, Lamb mode analysis and instantaneous baseline) on a numerical model and experimental cases of damages at different temperatures on a highly anisotropic composite plate. The results obtained show that the decomposition of Lamb wave modes in signals measured via dual PZTs (PZTs consisting of two concentric electrodes - a ring and a disk - on their upper side) significantly improves the detection performance of these methods. A dimensioning process for the deployment of these methods on complex anisotropic structures is proposed. These results open up promising opportunities that potentially contribute to the transfer of SHM technologies from laboratories to industry
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Druet, Tom. "Tomographie passive par ondes guidées pour des applications de contrôle santé intégré." Thesis, Valenciennes, 2017. http://www.theses.fr/2017VALE0032/document.
Full textAbstract:
Ce manuscrit présente une méthode d’imagerie quantitative et sans état de référence, de défauts de corrosion d’une plaque mince, exploitant de manière passive un réseau embarqué de capteurs d’ondes élastiques guidées. Les applications visées sont le contrôle santé intégré (SHM) de structures critiques qui amènent de fortes contraintes à la fois d’intrusivité des capteurs et de fiabilité du diagnostic. Une solution prometteuse, permettant de multiplier la densité de points de mesure sans augmenter l’intrusivité du système, est offerte par les réseaux de Bragg sur fibre optique (FBG). Toutefois, contrairement aux transducteurs piézoélectriques (PZT) classiquement employés en SHM, les FBG ne permettent pas d’émettre d’ondes élastiques. L’idée consiste à utiliser des méthodes dites « passives » permettant de retrouver la fonction de Green entre deux capteurs à partir du bruit ambiant, naturellement présent dans la structure, mesuré simultanément entre ces deux capteurs. Nous étudions dans ce manuscrit deux méthodes passives : la corrélation de bruit et le filtre inverse passif. Nous verrons que ce dernier a plus de potentiel lorsqu’il est couplé à l’imagerie par tomographie. Différents algorithmes de tomographie sont évalués par simulation numérique puis lors d’expériences comparatives actives et passives à l’aide d’un réseau de PZT. Afin de rendre la tomographie passive robuste, nous présentons une méthode clé de détection de temps de vol, basée sur une représentation temps-fréquence. Enfin, nous décrivons une première démonstration expérimentale de mesures passives par FBG qui laisse à penser que la tomographie passive par FBG est prometteuse<br>This manuscript presents a baseline-free quantitative method for the imaging of corrosion flaws present in thin plates. This method only requires an embedded guided waves sensors network in a fully passive way. The field ofapplications are Structural Health Monitoring (SHM) of critical structures with heavy constrains on both sensors intrusiveness and diagnostic reliability. A promising solution allowing to increase the number of measurement points without increasing the intrusiveness of the system is provided by the Fiber Bragg Gratings (FBGs). However, unlike piezoelectric transducers generally used in SHM, the FBGs cannot emit elastic waves. The idea consists in using passive methods in order to retrieve the Green function from elastic diffuse fields - naturally present in structures - measured simultaneously between two sensors. In this manuscript, two passive methods are studied: the ambient noise correlation and the passive inverse filter. It is shown that the latter gives better results when coupled with tomography. Several tomography algorithms are assessed with numerical simulations and then applied to active and passive datasets measured by a PZT network. In order to make passive tomography robust, a time of flight identification method is proposed, based on a time-frequency representation. Finally, a novel experimental demonstration of passive measurements with FBGs only is presented, suggesting high potential for FBGs passive tomography
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Taupin, Laura. "Modélisation des méthodes ultrasonores de surveillance de structures aéronautiques instrumentées en vue de leur optimisation." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00653553.
Full textAbstract:
Un contrôle santé intégré (CSI) par ondes élastiques guidées est à l'étude, pour l'inspection des plaques aéronautiques raidies en composite multicouche. Deux outils de simulation sont développés permettant d'en discuter la faisabilité. Le premier prédit la propagation des ondes dans les plaques comme une série modale par la méthode des éléments finis semi-analytiques (SAFE). Le second outil est un calcul hybride prédisant la diffraction des ondes guidées en incidence quelconque sur un raidisseur. La diffraction est calculée localement par éléments finis (EF), la propagation globale par la méthode SAFE. Le lien entre les deux calculs se fait à travers des conditions transparentes aux frontières du domaine EF évitant les réflexions parasites, permettant la projection du champ dans le raidisseur sur les modes de la plaque et minimisant le domaine EF. Les outils sont utilisés dans des cas typiques, les prédictions sont discutées en vue de l'application industrielle du CSI.
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Taupin, Laura. "Modélisation des méthodes ultrasonores de surveillance de structures aéronautiques instrumentées en vue de leur optimisation." Phd thesis, Palaiseau, Ecole polytechnique, 2011. https://pastel.hal.science/docs/00/65/35/53/PDF/manuscrit_LTAUPIN.pdf.
Full textAbstract:
Un contrôle santé intégré (CSI) par ondes élastiques guidées est à l'étude, pour l'inspection des plaques aéronautiques raidies en composite multicouche. Deux outils de simulation sont développés permettant d'en discuter la faisabilité. Le premier prédit la propagation des ondes dans les plaques comme une série modale par la méthode des éléments finis semi-analytiques (SAFE). Le second outil est un calcul hybride prédisant la diffraction des ondes guidées en incidence quelconque sur un raidisseur. La diffraction est calculée localement par éléments finis (EF), la propagation globale par la méthode SAFE. Le lien entre les deux calculs se fait à travers des conditions transparentes aux frontières du domaine EF évitant les réflexions parasites, permettant la projection du champ dans le raidisseur sur les modes de la plaque et minimisant le domaine EF. Les outils sont utilisés dans des cas typiques, les prédictions sont discutées en vue de l'application industrielle du CS<br>Structural health monitoring (SHM) using elastic guided waves is under study for the inspection of aircraft multilayered composite stiffened plates. Two simulation tools are developed to discuss its feasibility. The first predicts the wave propagation in the plates as a modal series by the semi-analytical finite element method (SAFE). The second tool is a hybrid computing predicting diffraction of guided waves in arbitrary incidence on a composite stiffener. The diffraction is calculated locally by finite element (FE), the global propagation by the SAFE method. The link between the two calculations is done through transparent boundaries of the FE domain avoiding artificial reflections, allowing the projection of the field in the stiffener on the modes of the plate and minimizing the FE computation domain. The tools are used in typical cases, the predictions are discussed in view of the industrial application of SHM
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Goursolle, Thomas. "Propriétés acoustiques non linéaires classiques et non classiques : Applications au contrôle de santé des matériaux de l'industrie aéronautique." Phd thesis, Université François Rabelais - Tours, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00262426.
Full textAbstract:
Dans le cadre du projet européen AERONEWS pour le développement de méthodes de Contrôle Non Destructif, des structures aéronautiques complexes fissurées sont analysées par spectroscopie ultrasonore d'ondes élastiques des propriétés non linéaires classique et non classique. Le coefficient non linéaire est mesuré dans des échantillons homogènes bi-couches par modulation de phase calibrée en contact. Une approche phénoménologique du comportement hystérétique d'un matériau fissuré est réalisée avec l'espace de Preizach-Mayergoysz. Un algorithme numérique pseudo-spectral 3D, utilisant les notations de Kelvin, valide les méthodes de localisation de défaut, NEWS-TR et TR-NEWS, combinant le retournement temporel acoustique avec le traitement non linéaire des signaux. La signature non linéaire est extraite avec l'inversion d'impulsion ultrasonore. Une instrumentation est créée pour adapter expérimentalement ces méthodes de détection de défaut.
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Shahdin, Amir. "Surveillance vibratoire de l'endommagement dû à l'impact sur poutres en matériaux composites stratifiés, sandwiches et matériaux enchevêtrés par variations des paramètres modaux." Toulouse, ISAE, 2009. http://www.theses.fr/2009ESAE0019.
Full textAbstract:
La Surveillance de la Santé des Structures (SSS) s'effectue par la mesure de réponses pertinentes sous sollicitations extérieurs. L'identification a pour but de détecter, de localiser et de quantifier ces défauts. La thèse porte sur les deux premiers niveaux de SSS, la détection et la localisation de dommage. Le but est d'étudier les effets d'impacts symétriques par variations des paramètres modaux en faisant un nombre important d'expériences. Une validation par recalage de modèles éléments finis est effectuée sur différents matériaux composites dédiés à l'aéronautique. Pour tous les spécimens (poutres), il a été observé que, avec l'accumulation de l'endommagement (impact), il y a une diminution de la fréquence propre (flexion) accompagnée par une augmentation du taux d'amortissement. Un aspect nouveau de cette thèse concerne la fabrication et les essais mécaniques (statique et dynamique) d'un matériau innovant (sandwich avec âme en fibre de carbones enchevêtrés) possédant des taux d'amortissements élevés ainsi qu'une meilleure résistance à l'impact. La modélisation par éléments finis (Samcef) est utilisée pour calculer la réponse dynamique de ces poutres. Ces modèles recalés permettent de donner un indicateur de taux de dégradation et peuvent servir d'outils diagnostic (et d'alarme) pour la surveillance de l'intégrité des structures. Une partie innovante de cette thèse concerne la localisation de l'endommagement et sa validation sur les poutres composites stratifiées par optimisation topologique (Nastran), en utilisant les paramètres modaux obtenus expérimentalement. Ainsi on estime avec succès les zones d'endommagement pour des défauts isolés.
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Demol, Thierry. "Etude de transducteurs en barrette adaptés au contrôle santé par ondes de Lamb de structures aéronautiques composites : application a la caractérisation de l'impact basse vitesse." Valenciennes, 1998. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/97d8f63c-45e8-4817-9d51-8352caa3e003.
Full textAbstract:
L'industrie aéronautique utilise désormais intensivement les matériaux composites car leurs caractéristiques sont très avantageuses. Dès lors, des méthodes de contrôle non destructif adaptées ont été développées. Parmi elles, l'utilisation des ondes de Lamb autorise un contrôle de plaques de grandes dimensions avec un nombre restreint de transducteurs, ce qui permet d'envisager, à terme, la réalisation de matériaux et structures « sensibles ». Dans le cadre de ces développements, le travail présenté consiste à réaliser et évaluer des transducteurs minces, constitués de plusieurs éléments piézo-électriques indépendants, appelés transducteurs en barrette. Dans une première partie, la propagation des ondes de Lamb dans les composites stratifiés de type carbone-époxyde est étudiée et les diverses méthodes de contrôle de ces matériaux sont présentées. La seconde partie est consacrée à la réalisation de deux couples de transducteurs mobiles. La nature des ondes générées est vérifiée par différentes méthodes et les performances sont comparées à celles de transducteurs à incidence oblique généralement utilisés. Le principe de fonctionnement des transducteurs est vérifié expérimentalement, des améliorations peuvent dès lors être proposées. Dans la troisième partie, l'instrumentation, en surface, de composites de différents drapages est réalisée de manière à évaluer les performances des transducteurs en barrette. Enfin, la dernière partie est consacrée au comportement passif des transducteurs lorsque les plaques sont soumises à des impacts de type basse vitesse auxquels sont particulièrement sensibles les composites étudiés. Les résultats expérimentaux soulignent la possibilité de détecter la nature endommageante de ces impacts par des techniques simples de traitement du signal. L’ensemble des résultats permet de dégager les perspectives d'utilisation des transducteurs en barrette<br>Nowadays, aerospace industries widely use composite materials because of their attractive characteristics. Therefore, suitable nondestructive evaluation methods have been developed. Among them, the use of Lamb waves allows the inspection of large plates with a small number of transducers, making it possible to consider eventually the design of smart materials and structures. Within these developments, the objective of this work is to design and evaluate thin transducers, consisting in several independent piezoelectric elements, called “array transducers”. In the first part, we study the propagation of Lamb waves in stratified carbon-epoxy composites, and the different methods available to inspect these materials are presented. In the second part, we design two couples of moveable transducers. The generated waves are identified using different methods and the efficiency of those transducers is compared with that of classical angled transducers. The principle on which the transducers work is verified experimentally, then improvements are proposed. In the third part, the surface of composites of different lay-ups is equipped with array transducers in order to evaluate their efficiency. The final part is devoted to an assessment of the passive behavior of the transducers when a plate is submitted to the low velocity impacts to which the composites under study are highly sensitive. The experimental results show beyond doubt that the impacts responsible for internal damage can be detected through simple signal processing. As is finally shown, all these results open up new prospects as regards the possible uses to which these array transducers can be put
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Hamdi, Seif Eddine. "Contribution au traitement du signal pour le contrôle de santé in situ de structures composites : application au suivi de température et à l’analyse des signaux d’émission acoustique." Thesis, Le Mans, 2012. http://www.theses.fr/2012LEMA1017/document.
Full textAbstract:
Le contrôle de santé structural ou Structural Health Monitoring (SHM) des matériaux constitue une démarche fondamentale pour la maîtrise de la durabilité et de la fiabilité des structures en service. Au-delà des enjeux industriels et humains qui ne cessent de s’accroître en termes de sécurité et de fiabilité, le contrôle de santé doit faire face à des exigences de plus en plus élaborées. Les nouvelles stratégies de contrôle de santé doivent non seulement détecter et identifier l’endommagement mais aussi quantifier les différents phénomènes qui en sont responsables. Pour atteindre cet objectif, il est nécessaire d’accéder à une meilleure connaissance des processus d’endommagement. Par ailleurs, ceux-ci surviennent fréquemment sous l’effet de sollicitations mécaniques et environnementales. Ainsi, il est indispensable, d’une part, d’élaborer des méthodes de traitement des signaux permettant d’estimer les effets des conditions environnementales et opérationnelles, dans un contexte de l’analyse des événements précurseurs des mécanismes d’endommagement, et, d’autre part, de définir les descripteurs d’endommagement les plus adaptés à cette analyse. Cette étude propose donc des méthodes de traitement du signal permettant d’atteindre cet objectif, dans un premier temps, pour l’estimation des effets externes sur les ondes multidiffusées dans un contexte de contrôle de santé actif et, dans un second temps, pour l’extraction d’un indicateur d’endommagement à partir de l’analyse des signaux d’émission acoustique dans un contexte de contrôle de santé passif. Dans la première partie de ce travail, quatre méthodes de traitement du signal sont proposées. Celles-ci permettent de prendre en compte les variations des conditions environnementales dans la structure, qui dans le cadre de cette thèse, se sont limitées au cas particulier du changement de la température. En effet, les variations de température ont pour effet de modifier les propriétés mécaniques du matériau et par conséquent la vitesse de propagation des ondes ultrasonores. Ce phénomène entraîne alors une dilatation temporelle des signaux acoustiques qu’il convient d’estimer afin de suivre les variations de température. Quatre estimateurs de coefficients de dilatation sont alors étudiés : Il s’agit de l’intercorrélation à fenêtre glissante, utilisée comme méthode de référence, la méthode du stretching, l’estimateur à variance minimale et la transformée exponentielle. Les deux premières méthodes ont été déjà validées dans la littérature alors que les deux dernières ont été développées spécifiquement dans le cadre de cette étude. Par la suite, une évaluation statistique de la qualité des estimations est menée grâce à des simulations de Monte-Carlo utilisant des signaux de synthèse. Ces signaux sont basés sur un modèle de signal multidiffusé prenant en compte l’influence de la température. Une estimation sommaire de la complexité algorithmique des méthodes de traitement du signal complète également cette phase d’évaluation. Enfin, la validation expérimentale des méthodes d’estimation est réalisée sur deux types de matériaux : Tout d’abord, dans une plaque d’aluminium, milieu homogène dont les caractéristiques sont connues, puis, dans un second temps dans un milieu fortement hétérogène prenant la forme d’une plaque composite en verre/epoxy. Dans ces expériences, les plaques sont soumises à différentes températures dans un environnement thermique contrôlé. Les estimations de température sont alors confrontées à un modèle analytique décrivant le comportement du matériau. La seconde partie de ce travail concerne la caractérisation in situ des mécanismes d’endommagement par émission acoustique dans des matériaux hétérogènes. Les sources d’émission acoustique génèrent des signaux non stationnaires<br>Structural health monitoring (SHM) of materials is a fundamental measure to master thedurability and the reliability of structures in service. Beyond the industrial and human issuesever increasing in terms of safety and reliability, health monitoring must cope with demandsincreasingly sophisticated. New health monitoring strategies must not only detect and identifydamage but also quantify the various phenomena involved in it. To achieve this objective, itis necessary to reach a better understanding of the damage process. Moreover, they frequentlyoccur as a result of mechanical and environmental stresses. Thus, it is essential, first, to developsignal processing methods for estimating the effects of environmental and operational conditions,in the context of the analysis of precursor events of damage mechanisms, and on theother hand, to define the damage descriptors that are the most suitable to this analysis. Thisstudy proposes signal processing methods to achieve this goal. At first, to the estimation ofexternal effects on the scattered waves in an active health control context, in a second step, tothe extraction of a damage indicator from the signals analysis of acoustic emission in a passivehealth monitoring context.In the first part of this work, four signal processing methods are proposed. These allow takinginto account the variation of environmental conditions in the structure, which in this thesis,were limited to the particular case of temperature change. Indeed, temperature changes have theeffect of altering the mechanical properties of the material and therefore the propagation velocityof ultrasonic waves. This phenomenon then causes a dilation of the acoustic signals that shouldbe estimated in order to monitor changes in temperature. Four estimators of dilation coefficientsare then studied: the intercorrelation sliding window, used as reference method, the stretchingmethod, the minimum variance estimator and the exponential transform. The first two methodshave already been validated in the literature while the latter two were developed specificallyin the context of this study. Thereafter, a statistical evaluation of the quality of estimates isconducted through Monte Carlo simulations using synthetic signals. These signals are basedon a scattered signal model taking into account the influence of temperature. A raw estimateof the computational complexity of signal processing methods also completes this evaluationphase. Finally, the experimental validation of estimation methods is performed on two types ofmaterial: First, in an aluminum plate, homogeneous medium whose characteristics are known,then, in a second step in a highly heterogeneous environment in the form of a compositeglass/epoxy plate. In these experiments, the plates are subjected to different temperatures in acontrolled thermal environment. The temperature estimates are then faced with an analyticalmodel describing the material behavior.The second part of this work concerns in situ characterization of damage mechanisms byacoustic emission in heterogeneous materials. Acoustic emission sources generate non-stationarysignals. The Hilbert-Huang transform is thus proposed for the discrimination of signals representativeof four typical sources of acoustic emission in composites: matrix cracking, debondingfiber/matrix, fiber breakage and delamination. A new time-frequency descriptor is then definedfrom the Hilbert-Huang transform and is introduced into an online classification algorithm. Amethod of unsupervised classification, based on the k-means method, is then used to discriminatethe sources of acoustic emission and the data segmentation quality is evaluated. Thesignals are recorded from blank samples, using piezoelectric sensors stuck to the surface of thematerial and sensitive samples (sensors integrated within the material)
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Hamdi, Seif Eddine. "Contribution au traitement du signal pour le contrôle de santé in situ de structures composites : application au suivi de température et à l'analyse des signaux d'émission acoustique." Phd thesis, Université du Maine, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00770664.
Full textAbstract:
Le contrôle de santé structural ou Structural Health Monitoring (SHM) des matériaux constitue une démarche fondamentale pour la maîtrise de la durabilité et de la fiabilité des structures en service. Au-delà des enjeux industriels et humains qui ne cessent de s'accroître en termes de sécurité et de fiabilité, le contrôle de santé doit faire face à des exigences de plus en plus élaborées. Les nouvelles stratégies de contrôle de santé doivent non seulement détecter et identifier l'endommagement mais aussi quantifier les différents phénomènes qui en sont responsables. Pour atteindre cet objectif, il est nécessaire d'accéder à une meilleure connaissance des processus d'endommagement. Par ailleurs, ceux-ci surviennent fréquemment sous l'effet de sollicitations mécaniques et environnementales. Ainsi, il est indispensable, d'une part, d'élaborer des méthodes de traitement des signaux permettant d'estimer les effets des conditions environnementales et opérationnelles, dans un contexte de l'analyse des événements précurseurs des mécanismes d'endommagement, et, d'autre part, de définir les descripteurs d'endommagement les plus adaptés à cette analyse. Cette étude propose donc des méthodes de traitement du signal permettant d'atteindre cet objectif, dans un premier temps, pour l'estimation des effets externes sur les ondes multidiffusées dans un contexte de contrôle de santé actif et, dans un second temps, pour l'extraction d'un indicateur d'endommagement à partir de l'analyse des signaux d'émission acoustique dans un contexte de contrôle de santé passif. Dans la première partie de ce travail, quatre méthodes de traitement du signal sont proposées. Celles-ci permettent de prendre en compte les variations des conditions environnementales dans la structure, qui dans le cadre de cette thèse, se sont limitées au cas particulier du changement de la température. En effet, les variations de température ont pour effet de modifier les propriétés mécaniques du matériau et par conséquent la vitesse de propagation des ondes ultrasonores. Ce phénomène entraîne alors une dilatation temporelle des signaux acoustiques qu'il convient d'estimer afin de suivre les variations de température. Quatre estimateurs de coefficients de dilatation sont alors étudiés : Il s'agit de l'intercorrélation à fenêtre glissante, utilisée comme méthode de référence, la méthode du stretching, l'estimateur à variance minimale et la transformée exponentielle. Les deux premières méthodes ont été déjà validées dans la littérature alors que les deux dernières ont été développées spécifiquement dans le cadre de cette étude. Par la suite, une évaluation statistique de la qualité des estimations est menée grâce à des simulations de Monte-Carlo utilisant des signaux de synthèse. Ces signaux sont basés sur un modèle de signal multidiffusé prenant en compte l'influence de la température. Une estimation sommaire de la complexité algorithmique des méthodes de traitement du signal complète également cette phase d'évaluation. Enfin, la validation expérimentale des méthodes d'estimation est réalisée sur deux types de matériaux : Tout d'abord, dans une plaque d'aluminium, milieu homogène dont les caractéristiques sont connues, puis, dans un second temps dans un milieu fortement hétérogène prenant la forme d'une plaque composite en verre/epoxy. Dans ces expériences, les plaques sont soumises à différentes températures dans un environnement thermique contrôlé. Les estimations de température sont alors confrontées à un modèle analytique décrivant le comportement du matériau. La seconde partie de ce travail concerne la caractérisation in situ des mécanismes d'endommagement par émission acoustique dans des matériaux hétérogènes. Les sources d'émission acoustique génèrent des signaux non stationnaires...
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Hourany, Karl. "Contribution à l'exploitation du bruit ambiant pour le contrôle santé intégré passif des barres et des tubes." Thesis, Valenciennes, 2015. http://www.theses.fr/2015VALE0039/document.
Full textAbstract:
Les travaux présentés dans ce manuscrit sont basés sur des études précédentes réalisées à l’Institut d’Électronique de Microélectronique et de Nanotechnologie (IEMN) de l’Université de Valenciennes et du Hainaut Cambrésis (UVHC). Ils concernent le développement d’un système de surveillance embarqué destiné au contrôle des matériaux et des structures utilisés dans différents domaines de transport (fluidique, tubulaire, aéronautique, ferroviaire…). Il s’agit du principe de Contrôle Santé Intégré CSI (ou SHM en anglais pour Structural Health Monitoring). L’idée est d’intégrer des capteurs sur les surfaces des structures à contrôler pour aboutir à un système de contrôle non destructif de ces dernières durant la totalité de leurs fonctionnements. Tout d’abord, les travaux réalisés à l’IEMN dans ce domaine sont illustrés, quelques définitions comme celles des ondes ultrasonores, du Contrôle Non Destructif et du Contrôle Santé Intégré sont rappelées, avant d’aborder l’explication du passage d’un contrôle actif à un contrôle passif. Dans un deuxième temps, un algorithme de comparaison d’images basé sur les minimums locaux présents dans ces images a été proposé et testé sur des images simples de seize pixels, et a permis de tester le degré de ressemblance entre elles. L’explication de l’algorithme développé est divisée en deux grandes parties. Dans la première nous expliquons comment extraire les minimums locaux d’une image. La deuxième partie expose la procédure pour déterminer le taux de ressemblance entre les images. La simulation de la propagation d’un signal dans une plaque réverbérante et l’obtention des images temps-fréquence correspondantes à des corrélations filtrées (autocorrélation) ont été décrites. L’algorithme proposé a été validé sur ces images, permettant ainsi la localisation d’une position inconnue de la source<br>The works presented in this manuscript are based on previous studies conducted at the Institute of Electronics Microelectronics and Nanotechnology of the University of Valenciennes and Hainaut Cambrésis. They concern the development of an embedded monitoring system for the control of materials and structures used in different transport domains (pipeline, aerospace, railway ...). This is the Structural Health-Monitoring principle. The idea is to integrate sensors into the surfaces of the controlled structures in order to achieve a non-destructive control system for the control of the latter during their entire lifetime. First the work done at the laboratory in this domain, are illustrated, some definitions such as ultrasonic waves, the Non Destructive Testing and the Structural Health Monitoring are recalled, to switch later to the explanation of the passage from an active control to a passive control. In a second step, an images comparison algorithm based on the local minima present in these images has been proposed and tested on simple images of sixteen pixels and was used to test the degree of resemblance between them. The explanation of the developed algorithm is divided into two parts. In the first one, we explain how to extract the local minima of an image. The second part describes the procedure for determining the rate of resemblance between the images. The simulation of the propagation of a signal in a reverberant plate and the obtaining of the frequency time images corresponding to filtered correlation (autocorrelation) has been described. The algorithm was validated on those images allowing the localization of an unknown source position
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Zhou, Huan. "Etude théorique et expérimentale de systèmes à ondes de surface dans des structures multicouches piézomagnétiques pour des applications en contrôle santé intégré de MEMS par imagerie acoustique non linéaire." Phd thesis, Ecole Centrale de Lille, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00991915.
Full textAbstract:
Les développements récents en physique, et technologiques, ont permis l'élaboration de nouveaux matériaux magnéto-électro-élastique, comme les composites multicouches piézoélectriques / piézomagnétiques. Leur coefficient magnétoélectrique, très grand en comparaison de celui des matériaux constitués d'une seule phase, a suscité récemment un grand nombre de travaux, menant au développement de capteurs, d'actionneurs, de systèmes de conversion d'énergie magnétique-électrique, et dans les mémoires à état solide.Cette thèse porte sur l'étude théorique et expérimentale des ondes acoustiques de surface dans des structures multicouches piézomagnétiques. Une description théorique des matériaux magnéto-élastiques, reposant sur la dérivation d'un modèle de matériau piézomagnétique équivalent, est utilisée conjointement à une technique numérique afin de calculer les courbes de dispersion et les formes des modes des ondes acoustiques se propageant dans des composites piézo-électro-magnétiques déposés sur un substrat. Ce modèle, très général, peut être utilisé pour différents types de structures et pour une intensité et une direction quelconques du champ magnétique externe appliqué. Les structures réalisées en salle blanche sont constituées d'un film mince de 20 couches de TbCo2 (5nm)/FeCo(5nm) déposé sur un substrat de LiNbO3 entre deux peignes interdigités. Une comparaison, entre les variations de la vitesse de phase d'ondes acoustiques de surface induites par l'application d'un champ magnétique externe modélisées et mesurées, est réalisée. Un bon accord quantitatif entre les mesures et les calculs théoriques, et cela pour toutes les orientations du champ magnétique (suivant l'axe facile ou l'axe difficile) et pour différents modes acoustiques, est obtenu. Le mode transverse horizontal présente les plus grandes variations de vitesse, proche de 20% pour un film dont l'épaisseur serait celle de la longueur d'onde acoustique
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Ndiaye, Elhadji Barra. "Contrôle santé de structures sandwichs composites, caractérisation et évaluation non destructives de l’adhésion et du vieillissement : simulations par éléments finis et expérimentation par mesure d’impédance et par ultrasons multiéléments." Thesis, Le Havre, 2014. http://www.theses.fr/2014LEHA0007/document.
Full textAbstract:
Cette thèse porte sur l’évaluation et la caractérisation non destructives (END/CND) par ultrasons de matériaux composites contribuant en partie au concept de contrôle santé structural (SHM). Plus particulièrement, les phénomènes d’adhésion et de vieillissement de structures sandwichs composites à âme en nid d’abeille sont d’un intérêt déterminant pour l’aéronautique. Les propriétés liées à ces deux phénomènes ont été étudiées à l’aide de modèles théoriques, de simulations numériques et de résultats expérimentaux. Sur la base de travaux antérieurs, les ondes de Lamb ont permis de caractériser l’adhésion et le vieillissement. Des simulations complémentaires par éléments finis ont été menées avec le logiciel Comsol Multiphysics©. Des défauts d’adhésion tels que les délaminages ou décohésions ont pu être détectés et localisés au moyen de la Transformée de Fourier à Court Terme (TFCT) par fenêtre glissante, par simulation et par l’expérience. Dans la perspective de cadences d’END industrielles, les transducteurs multiéléments permettent une inspection et une caractérisation locales du collage. À titre de comparaison, la modélisation par série de Debye (DSM) a permis de résoudre localement le problème inverse sur un plan de coupe d’un composite à nid d’abeille. Le vieillissement de structures sandwichs a été étudié dans un premier temps par ondes de Lamb dans l’air et dans un second temps par mesure d’impédance électromécanique via un transducteur en contact avec les échantillons. Les résultats de modélisation et expérimentaux montrent que les fréquences et largeurs de résonances varient suivant le taux de porosités, illustrant la sensibilité de ces méthodes au vieillissement<br>This thesis focuses on the ultrasonic non-destructive testing and evaluation (NDT&E) of composite materials contributing in part to the concept of structural health monitoring (SHM). Specifically, adhesion phenomena and aging of composite sandwich core honeycomb structures are of crucial interest for aeronautics. The properties related to these two phenomena were studied using theoretical models, numerical simulations and experimental results. Based on previous works, using Lamb waves allow to characterize adhesion and aging. Additional simulations were carried out with the finite element software Comsol Multiphysics©. Adhesion defects such as delamination or debonding at the interfaces have been detected and located by means of the Short Term Fourier Transform (STFT) by sliding window, both numerically and experimentally. In view of NDT industrial rates, phased array transducers allow inspection and characterization of local bonding. By comparison, the Debye series method (DSM) was conducted locally to solve the inverse problem of a cut plane of a honeycomb composite. First, sandwich structure aging was investigated using Lamb waves in the air. Second, the aging was evaluated by measuring the electromechanical impedance of a transducer in contact with the samples. These experimental results show that the resonance frequencies and widths variations depend on the degree of porosity, indicating the sensitivity of these methods to the aging
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Methenni, Hajer. "Modélisation mathématique et méthode numérique pour la simulation du contrôle santé intégré par ultrasons de plaques composites stratifiées." Electronic Thesis or Diss., Institut polytechnique de Paris, 2021. http://www.theses.fr/2021IPPAE002.
Full textAbstract:
Ce sujet de thèse s’inscrit dans le contexte du contrôle intégré des structures, ou « Structural Health Monitoring » (SHM). Cette technique de contrôle non-destructif vise à utiliser un ou plusieurs capteurs, installés dans ou sur la structure d’intérêt. Le contrôle se fait in-situ et de façon périodique, afin d’obtenir des informations sur l’éventuelle apparition de défauts, tels que les défauts de corrosion pour les matériaux métalliques ou les défauts de délaminage pour les matériaux composites. Les données recueillies par les capteurs alimentent une analyse statistique dont le but est d’évaluer la santé de la structure au moment du contrôle, d’estimer son temps de vie restant et de faciliter la prise de décision quant à sa maintenance. Le SHM est de plus en plus présent dans de nombreux domaines industriels, en particulier dans le secteur aéronautique. Aussi le développement de modèles numériques pertinents comme performants constitue un atout majeur dans la conception de ces systèmes. Grâce à leur capacité à se propager sur de très grande distance, l’utilisation de capteurs ultrasonores générant des ondes guidées élastiques est une solution attirante. En pratique, des capteurs piézo-électriques fins, disposés à la surface de la structure, ou éventuellement enfouis pendant le procédé de fabrication, sont utilisés. Ils permettent l’émission et la réception des perturbations ultrasonores. Cependant, la nature dispersive des ondes guidées, combinée avec l’anisotropie inhérente aux matériaux composites rend difficile l’analyse des signaux obtenus lors du contrôle. De plus, proposer une modélisation fine de la propagation de ce type d’onde dans des configurations industrielles faisant intervenir des géométries complexes est une tâche difficile. Ces deux points constituent des obstacles non négligeables au développement de la méthodologie SHM, et l’objectif de cette thèse est de constituer l’ensemble des outils numériques qui permettront de proposer des solutions concrètes à ces problèmes<br>This thesis is embedded in the context of « Structural Health Monitoring ». This method of non-destructive testing aiming at monitoring in-situ an engineered structure is increasingly used in numerous industrial fields, e.g. the aeronautics industry. It is based upon elastic guided waves propagating over large distances. The interactions between incident wave fields and structural defects are gathered through a network of receiving sensors. The dispersive nature of guided waves, combined with the inherent anisotropy of some industrial materials, such as composites, makes the interpretation of the output signals difficult. The goal of this thesis is to provide meaningful numerical tools enhancing the understanding and analysis of propagation and interaction phenomena, appearing during the control experiment. The thesis lies between the physical and mathematical modelling of elastic waves and the construction of relevant numerical schemes, altogether in an innovating industrial context involving complex geometries and materials
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Mounsade, Kpoundia Fadimatou. "Sida et mutations professionnelles dans les structures de santé au Cameroun : l'exemple de la prise en charge psychosociale." Thesis, Aix-Marseille, 2014. http://www.theses.fr/2014AIXM3122.
Full textAbstract:
Dans la prise en charge globale du VIH dans les hôpitaux au Cameroun, le suivi psychosocial bouscule les savoirs et pratiques dans les hôpitaux en intégrant de nouveaux acteurs : Agent Relais Communautaire, Conseillère Psychosociale… Cette introduction entraîne l’intrusion dans l’espace soignant d’associations de PVVIH et de lutte contre le sida au sein desquelles est recruté ce nouveau personnel mais surtout de la PVVIH, non plus comme patient dans le circuit de soins, désormais comme acteur d’offre de soins. Cette thèse analyse ce suivi psychosocial des patients VIH+ dans les structures de santé tout en relevant l’implication de ces acteurs non soignants sur l’hôpital et l’association de provenance. Les observations directes des pratiques et des entretiens individuels ont permis d'avoir dans dans 5 régions du Cameroun, 193 enquêtés pris dans 15 hôpitaux et 26 associations. Les données relèvent qu'il n’existe pas pour cette nouvelle profession un cadre systématique pour la formation. Des modules sont proposés par des acteurs de la société civile et, sur concours aux professionnels de la santé. Pourtant, les acteurs du suivi psychosocial sont majoritairement issus des associations. Leurs pratiques sont un mixte comprenant: le counselling, l'accompagnement psychologique, le relais communautaire, l'animation thérapeutique… Ces activités conduisent à une réorganisation de l’espace soignant et conséquemment du circuit du patient. Bien qu'acceptés et reconnus pour leur témoignage du vécu de la maladie, les acteurs associatifs ne sont pas vus comme des soignants. Ils recherchent une reconnaissance de leurs activités hospitalières à travers une intégration à la fonction publique<br>The reorganisation of HIV care in Cameroon, now essentially driven by the will to control the social aspects of the illness, disturbs the usual knowledge and practices of hospitals carriers. Firstly, the psychosocial work appears as a mix of nutritional education, social assistance and psychology follow-up. Secondly, new actors, coming in major from HIV/AIDS associations without any diploma training as doctors and nurses, are introducing as counsellors to insure the psychosocial care. The HIV patient is integrating in the treatment process by bringing models of seropositivity’s acceptation and as well as therapeutic follow up. They also insure the “pair-seropositive” psychological support. Yet, although these new agents play a central role in HIV care, they are not considering as health professionals. The tag of this thesis is to analyse how psychosocial care is ensure and how it brings out the lay expertise in order of understanding the impact of counsellor’s activities on HIV health centre and on the associations they are affiliated. This study is based on ethnographic data collected from the interview and observation of the professional practises of 193 interviewers in 15 health centres and 26 associations against HIV/AIDS were observed in 5 regions in Cameroon
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Chaouch, Olfa. "Tomographie passive des ondes acoustiques : Prédiction et identification à partir du bruit ambiant." Thesis, Le Mans, 2016. http://www.theses.fr/2016LEMA1035/document.
Full textAbstract:
Les travaux réalisés se situent dans le cadre de CSI en mode passif. Une méthode d’identification de défauts se basant sur les fonctions d’inter-corrélations a été proposée et a donné naissance à deux critères d’identifications. Le premier est un critère visuel, ce critère est basé sur la superposition des enveloppes des fonctions d’inter-corrélation obtenues par transformée de Hilbert pour deux configurations dont l’une est sans défaut et l’autre est avec défaut. Le deuxième critère est numérique, il s’agit de la moyenne des écarts entre deux enveloppes que l’on appelle CEI. Les performances de ces critères ont été testées premièrement sur une plaque en aluminium en conditions libres, en utilisant une source localisée en espace ayant une intensité non contrôlée. Les résultats de la première expérience ont montré certes la sensibilité de ces critères à l’apparition des défauts, mais également une forte sensibilité aux changements de la position de la source, c’est pour cette raison qu’une deuxième expérience utilisant une source localisée non localisée en espace à été effectuée. Les critères proposés ont d’abords été testé en utilisant un signal sinus mono fréquence comme source, et en utilisant un bruit blanc filtré comme source par la suite. Grâce aux critères proposés, le défaut est certes identifié, néanmoins, il reste à trouver un moyen pour le localiser et pour le caractériser<br>The work presented is in the domain of SHM. An identification method based on the cross correlations functions between piezoelectric sensors was proposed and gave birth to two criterion of identification. The first is a visual criterion, it is based on the superposition of the envelopes of the cross correlation functions obtained by Hilbert transform for two configurations, the first is a defect free configuration of reference and the other is with defect.The second criterion is numerical; it is the mean of the differences between two envelopes. The performance of these criterions was tested first on an aluminum plate in free edges conditions, using a source located in space; the intensity of this source was not controlled. The results of the first experiment has certainly shown the sensitivity of these criterion to the appearance of defects despite the randomness of the source, but also highly sensitivity to changes in the position of the source was found. In the second experiment a source not localized in space was used, and the plate was in clamped edges conditions. The proposed criterions have been tested using a single frequency sine signal as a source first and using a white noise filtered signal secondly. With the proposed criterion, the defect was certainly identified; however, it remains to find a way to locate and to characterize the defect
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Goutaudier, Dimitri. "Méthode d'identification d'un impact appliqué sur une structure admettant des modes de vibration basse fréquence faiblement amortis et bien séparés." Thesis, Paris, CNAM, 2019. http://www.theses.fr/2019CNAM1225/document.
Full textAbstract:
La détection d'impacts est une préoccupation majeure pour suivre l'intégrité d'une structure évoluant dans un environnement comportant des risques de collision. Ce travail consiste à développer une méthode d’identification d'impact applicable à une structure composite de grandes dimensions qui soit à la fois robuste, peu coûteuse en temps de calcul, et qui nécessite peu de capteurs. Dans un premier temps, la démarche a été de décrire l'image du point d'impact dans la réponse vibratoire par un vecteur de participations modales. L'idée a ensuite été d'introduire l'hypothèse d'existence d'une famille de modes discriminants permettant d'établir le lien bijectif entre les participations modales et le point d'impact. Une procédure d'estimation de ces participations modales à partir d'un unique point de mesure a été proposée. Dans un second temps, la démarche a été d'étendre la procédure à l'identification d'une loi décrivant les paramètres principaux d'une force d'impact. Des conditions portant sur les paramètres de mesure et les propriétés modales de la structure sont déterminées pour garantir la précision et la robustesse de l'identification. Ce travail a permis de développer une approche en rupture par rapport à l'état de l'art, en ce sens qu'elle ne nécessite, en théorie, qu'un seul point de mesures vibratoires pour identifier un impact. Des essais expérimentaux sur un pavillon d'A350 ont permis de valider cette approche sur une structure composite de grandes dimensions<br>Many industrial structures operate in an environment with a high risk of collision. The detection of impacts and the assessment of their severity is a major preoccupation in Structural Health Monitoring. This work deals with the development of an impact identification technique that is applicable to a large composite structure, numerically robust and time efficient, and that requires a low number of sensors. The first step was to describe the image of the impact point in the vibration response as a modal participation vector. The idea was to introduce the existence of a discriminating modes familly to make a bijective link between the modal participations and the impact point. A least-squares procedure is developed to estimate those modal participations by measuring the vibration response of a single point on the structure. The second step was to extend the procedure to the identification of a parametric law representing the impact load history. Some conditions on measurement parameters and modal properties of the structure are identified to guarantee both the accuracy and the robustness of the procedure. The approach developed in this work is new regarding the state of the art: only one measurement point is considered for identifying an impact event. An experimental validation on an A350 crown panel indicates that the methodology is valid for large composite structures
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Gélébart, Yann. "Évaluation non destructive par ultrasons du vieillissement thermique d'une structure composite." Le Havre, 2007. http://www.theses.fr/2007LEHA0002.
Full textAbstract:
Ce travail est consacré au suivi du vieillissement thermique d’un matériau composite par des méthodes ultrasonores. Quatre séries d’échantillons, correspondant à des vieillissements différents, ont été utilisées. Trois méthodes d’évaluation non destructive par ultrasons sont ensuite présentées : la mesure du coefficient de transmission d’une onde plane à travers le matériau composite, la mesure de l’impédance électromécanique d’un transducteur du commerce couplé au matériau à caractériser, une méthode par propagation d’onde de Lamb. Pour chacune de ces méthodes, une modélisation permettant de simuler le résultat obtenu expérimentalement est présentée. Après l’étude de sensibilité, ces modélisations sont utilisées dans une procédure de calcul inverse afin de suivre l’évolution des paramètres des modèles avec la durée de vieillissement. On observe une forte diminution des paramètres élastiques C33 et C55. L’inhomogénéité du matériau croit fortement avec la durée de vieillissement<br>This work is devoted to the detection of thermal ageing by ultrasonic methods. Fours series of plates have been tested. They correspond to different thermal ageing. Three ultrasonic non destructive evaluation methods are presented: measurement of the transmission coefficient of plane wave, measurement of the electromechanical impedance of a commercial transducer coupled to the unknown medium, a method based on the propagation characteristics of Lamb waves. For each of these methods, a model able to simulate the experimental result is presented. After a sensitivity analysis, they are used in an inverse procedure in order to obtain the evolution of the parameters of the models with ageing. It is observed that the elastic parameters C33 and C55 decrease deeply. The inhomogeneity of the plates increases with the ageing duration
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Nerlikar, Vivek. "Digital Twin in Structural Health Monitoring for Aerospace using Machine Learning." Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2023. http://www.theses.fr/2023UPASG080.
Full textAbstract:
Les systèmes industriels modernes utilisent souvent une combinaison de matériaux tels que les métaux, le béton et les composites, soigneusement optimisés pour obtenir des performances supérieures tout en minimisant les coûts. Les structures sont principalement soumises à des charges dynamiques pendant leur durée de vie. Les problèmes de fabrication et/ou les sollicitations perpétuelles entraînent souvent des changements dans un système qui ont un impact négatif sur ses performances actuelles et/ou futures; ces changements peuvent être définis comme des dommages. L'identification des dommages est un processus crucial qui garantit le bon fonctionnement des équipements ou des structures tout au long de leur cycle de vie. Elle alerte le service de maintenance pour qu'il prenne les mesures nécessaires à la réparation. Le Structural Health Monitoring (SHM) est une technique potentielle d'identification des dommages qui a attiré plus d'attention au cours des dernières décennies. Elle permet de surmonter les inconvénients des méthodes traditionnelles de contrôle non destructif. Dans cette thèse, nous avons utilisé la technique des ondes guidées ultrasoniques (GW) pour le SHM. La sensibilité des ondes guidées aux conditions environnementales et opérationnelles (EOC) modifie les signaux de réponse et peut masquer les signatures de défauts. Il est donc difficile d'isoler les signatures de défauts à l'aide de méthodes telles que la comparaison à une référence, qui consiste à comparer des signaux GW sans dommages avec les acquisitions actuelles. Les méthodes sans état de référence peuvent constituer une alternative, mais elles sont limitées à des géométries simples. En outre, la grande sensibilité des ondes guidées aux variations des EOC et au bruit de mesure constitue un défi pour la modélisation des ondes guidées. Les récentes avancées en matière d'apprentissage automatique ont créé de nouveaux axes de modélisation, notamment la modélisation basée sur les données et la modélisation basée sur la physique, souvent désignée sous le nom d'apprentissage automatique scientifique. La modélisation basée sur les données est extrêmement utile pour modéliser les phénomènes qui ne peuvent être expliqués par la physique, ce qui permet d'isoler les signatures de défauts subtils et de développer des procédures robustes de détection des dommages. Toutefois, les méthodes de ML basées sur la modélisation nécessitent davantage de données pour capturer toutes les informations permettant d'améliorer la capacité de généralisation des modèles ML. Le SHM, quant à lui, tend à générer des données généralement exemptes de dommages, car les épisodes de dommages sont rares. Cette lacune particulière peut être comblée par une modélisation basée sur la physique. Dans cette approche, les capacités de modélisation physique sont combinées avec des données de mesure pour expliquer des phénomènes inexplicables à l'aide de la modélisation physique. L'objectif principal est de développer une méthodologie de détection des défauts dans les panneaux composites. Cette méthodologie est conçue pour surveiller des structures similaires, telles que des pales d'éoliennes ou de turbines à réaction, sans exiger des états sans dommages de toutes les structures, évitant ainsi le besoin de comparaisons directes à un état de référence. Le deuxième objectif est de développer un modèle de ML basé sur la physique pour intégrer des simulations avec des données expérimentales. Le développement de ce modèle implique une modélisation multi-fidélité et métamodélisation. Pour valider ce modèle, nous utilisons un ensemble de données expérimentales et de simulation sur une plaque en aluminium. En outre, le modèle développé est utilisé pour générer des réponses GW réalistes à la taille de l'endommagement et à la position des capteurs. Ces signaux générés sont ensuite utilisés pour calculer une courbe de probabilité de détection (POD), afin d'évaluer la fiabilité d'un système SHM basé sur le GW<br>Modern engineering systems and structures often utilize a combination of materials such as metals, concrete, and composites, carefully optimized to achieve superior performance in their designated functions while also minimizing overall economic costs. Primarily, engineering structures are subjected to dynamic loads during their operational life. The manufacturing issues and/or the perpetual dynamic operations often lead to some changes into a system that adversely impact its present and/or future performance; these changes can be defined as damage. The identification of damage is a crucial process that ensures the smooth functioning of equipment or structures throughout their life cycle. It alerts the maintenance department to take the necessary measures for repair. Structural Health Monitoring (SHM) is a potential damage identification technique which has attracted more attention in the last few decades. It has the capability to overcome the downsides of traditional Non-Destructive Testing (NDT). In this thesis, we used Ultrasonic Guided Waves (GW) technique for SHM. However, sensitivity of GW to Environmental and Operational Conditions (EOC) modify the response signals to mask defect signatures. This makes it difficult to isolate defect signatures using methods such as baseline comparison, where damage-free GW signals are compared with current acquisitions Baseline-free methods can be an alternative, but they are limited to simple geometries. Moreover, high sensitivity of GW to EOC and measurement noise poses a challenge in modelling GW through physics-based models. The recent advancements in Machine Learning (ML) has created a new modelling axis, including data-driven modelling and physics-based modelling, often referred to as Scientific ML. Data-driven modelling is extremely helpful to model the phenomena that cannot be explained by physics, allowing for the isolation of subtle defect signatures and the development of robust damage detection procedures. However, ML-based methods require more data to capture all the information to enhance the generalization capability of ML models. SHM, on the other hand, tends to generate mostly damage-free data, as damage episodes seldom occur. This particular gap can be filled through physics-based modeling. In this approach, the modeling capabilities of physics-based models are combined with measurement data to explain unexplainable phenomena using ML. The primary objective of this thesis is to develop a data-driven damage detection methodology for identifying defects in composite panels. This methodology is designed for monitoring similar structures, such as wind or jet turbine blades, without requiring pristine (damage-free) states of all structures, thereby avoiding the need for direct baseline comparisons. The second goal is to develop a physics-based ML model for integrating physics-based simulations with experimental data within the context of a Digital Twin. The development of this physics-based ML model involves multi-fidelity modeling and surrogate modeling. To validate this model, we utilize an experimental and simulation dataset of an Aluminium panel. Furthermore, the developed model is employed to generate realistic GW responses at the required damage size and sensor path. These generated signals are then used to compute a Probability of Detection (POD) curve, assessing the reliability of a GW-based SHM system
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Cury, Alexandre. "Techniques d'anormalité appliquées à la surveillance de santé structurale." Phd thesis, Université Paris-Est, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00581772.
Full textAbstract:
Le paradigme de la surveillance de santé structurale repose sur l'introduction d'indicateurs fiables et robustes permettant de détecter, localiser, quantifier et prédire un endommagement de manière précoce. En effet, la détection d'une modification structurale susceptible de devenir critique peut éviter l'occurrence de dysfonctionnements majeurs associés à des conséquences sociales, économiques et environnementales très importantes.Ces dernières années, de nombreuses recherches se fait de l'évaluation dynamique un élément de diagnostic. La plupart des méthodes reposent sur une analyse temporelle ou fréquentielle des signaux pour en extraire une information compressée au travers de quelques caractéristiques modales ou d'indicateurs évolués construits sur ces caractéristiques. Ces indicateurs ont montré leur efficacité, mais le problème de leur sensibilité, de la nécessité de disposer d'un état de référence, et de leur fiabilité en terme de la probabilité de détection et de fausses alarmes, reste entier. De plus, le fait d'utiliser des mesures dynamiques (particulièrement si plusieurs voies de mesures sont considérées) mène au stockage de grands volumes de données.Dans ce contexte, il est important d'employer des techniques permettant d'utiliser autant des données brutes que les propriétés modales de manière pratique et pertinente. Pour cela, des représentations adaptées ont été développées pour améliorer la manipulation et le stockage des données. Ces représentations sont connues sous le nom de og données symboliques fg . Elles permettent de caractériser la variabilité et l'incertitude qui entachent chacune des variables. Le développement de nouvelles méthodes d'analyse adéquates pour traiter ces données est le but de l'Analyse de Données Symboliques (ADS).L'objectif de cette thèse est double : le premier consiste à utiliser différentes méthodes couplées à l'ADS pour détecter un endommagement structural. L'idée est d'appliquer des procédures de classification non supervisée (e.g. divisions hiérarchiques, agglomérations hiérarchiques et nuées dynamiques) et supervisée (e.g., arbres de décision Bayésiens, réseaux de neurones et machines à vecteurs supports) afin de discriminer les différents états de santé d'une structure. Dans le cadre de cette thèse, l'ADS est appliquée aux mesures dynamiques acquises emph{in situ} (accélérations) et aux paramètres modaux identifiés. Le deuxième objectif est la compréhension de l'impact des effets environnementaux, notamment de ceux liés à la variation thermique, sur les paramètres modaux. Pour cela, des techniques de régression des données sont proposées.Afin d'évaluer la pertinence des démarches proposées, des études de sensibilité sont menées sur des exemples numériques et des investigations expérimentales. Il est montré que le couplage de l'ADS aux méthodes de classification de données permet de discriminer des états structuraux avec un taux de réussite élevé. Par ailleurs, la démarche proposée permet de vérifier l'importance d'utiliser des techniques permettant de corriger les propriétés modales identifiées des effets thermiques, afin de produire un processus de détection d'endommagements efficace
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Garant, Vivianne. "Perception de contrôle, désir de contrôle et santé psychologique." Thèse, Université du Québec à Trois-Rivières, 1993. http://depot-e.uqtr.ca/5253/1/000607725.pdf.
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Hervieux, Geneviève. "Formes de relations et d'unions entre supérieur et subordonné (RSS) : étude dans un milieu hospitalier." Thesis, Université Laval, 2013. http://www.theses.ulaval.ca/2013/29967/29967.pdf.
Full textAbstract:
La littérature regorge de travaux sur le leadership et la communication au travail, mais peu de recherches se sont penchées spécifiquement sur la relation supérieur-subordonné (RSS). La RSS et ses impacts individuels et organisationnels est l’objet de notre recherche. L’objectif de cette thèse est d’identifier, à partir d’une typologie des formes de relations et d’unions inspirée de Bauman (1995), des caractéristiques décrivant les RSS et leurs impacts. Cette typologie nouvelle, issue d’un cadre théorique alimenté du champ de la sociologie et de la philosophie, propose quatre formes de RSS sur un continuum d’intensité relationnelle progressive : être-à-côté, être-avec, être-en-face, être-pour. La recherche exploratoire et qualitative, menée dans un centre hospitalier auprès de 26 dyades supérieur-subordonné (entretiens semi-directifs auprès de 9 gestionnaires et 26 employés), a permis de faire ressortir un ensemble d’éléments (11) regroupés sous 4 caractéristiques descriptives : la régulation sociale et organisationnelle, la proximité et la distance relationnelle, la communauté d’intérêts et le souci de l’autre. L’analyse du contenu a permis de classifier 8 dyades être-avec et 14 dyades être-en-face. L’analyse révèle également l’importance de la réciprocité des perceptions des acteurs sur leurs RSS : on retrouve 22 dyades équilibrées, soit que les supérieurs et les subordonnés en ont la même perception (85 %) et 4 dyades déséquilibrées (15 %). Parmi celles équilibrées, on peut faire ressortir une description de ces formes de RSS et de leurs impacts. Ces derniers s’attardent principalement au climat de travail, à la motivation, au sentiment de confiance, à la communication et à l’authenticité dans les échanges. Les liens entre les formes de RSS et les caractéristiques sont également discutés. Les dyades déséquilibrées quant à elles font ressortir essentiellement des impacts négatifs engendrés au travail, notamment au niveau émotif et au niveau du bien-être psychologique. Les éléments du contexte organisationnel facilitant ou limitant le développement des RSS ont aussi été étudiés, de même que les notions de leadership, de subordination, de pouvoir et de communication. Enfin, l’étude présente les retombées potentielles du modèle des RSS, de même que ses limites. Des recherches empiriques supplémentaires devront être réalisées pour étudier davantage ce modèle des RSS.
Mots clés : relation supérieur-subordonné (RSS), proximité et distance relationnelle, communauté d’intérêts professionnels, souci de l’autre, leadership, communication, bien-être psychologique, émotions au travail, impacts organisationnels, impacts individuels, approche exploratoire, recherche qualitative.<br>The literature is overflowing with research on leadership and workplace communication, but relatively few studies deal specifically with the superior-subordinate relationship (SSR). The topic of our research is thus the SSR and its individual and organizational impacts. The goal of this thesis was to identify the characteristics of the SSR and its implications, using a relationship or bond typology inspired from Bauman (1995). This new typology, informed by sociological and philosophical theory, proposes four kinds of SSRs along a continuum of relationship intensity: being-aside, being-with, being-aligned, and being-for. The exploratory and qualitative research, which was conducted in a hospital setting with 26 superior-subordinate dyads (semi-structured interviews with 9 managers and 26 employees), yielded 11 elements that could be grouped under 4 descriptive relationship characteristics: social and organizational regulation, relationship closeness-distance, commonality of interests, and concern for the other. The content analysis revealed eight being-with dyads and 14 being-aligned dyads. It further demonstrated a significant reciprocity in actors' perceptions about their SSR: we found 22 balanced dyads, wherein superiors and subordinates perceived their relationship the same way (85%) and four unbalanced dyads (15%). With respect to the balanced dyads, our data yielded a description of these SSR types and their impacts. The latter relate mostly to workplace climate, motivation, sense of trust, communication, and authenticity of interactions. The links between the SSR types and the relationship characteristics are also discussed. The unbalanced dyads were essentially associated with negative work-engendered consequences, specifically with respect to emotional and psychological well-being. The organizational context factors that foster or limit the development of SSRs were also investigated, along with the notions of leadership, subordination, power, and communication. Finally, this research presents the potential implications of this SSR model as well as its limitations. More empirical studies are needed to investigate this SSR model further.
Keywords: superior-subordinate relationship (SSR), relationship closeness-distance, commonality of professional interests, concern for other, leadership, communication, psychological well-being, emotions in the workplace, organizational impacts, individual impacts, exploratory approach, qualitative research.
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Suweca, Wayan. "Contrôle vibratoire des structures." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1990. http://www.theses.fr/1990ECDL0032.
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Vu, Duc-Chuan. "Contrôle sismique des structures." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLY015/document.
Full textAbstract:
Cette thèse est motivée par diverses questions qui se posent quant à l’utilisation de l’isolation sismique dans l’industrie nucléaire. À la différence de la grande majorité des travaux antérieurs sur l’isolation sismique en générale et l’isolation mixte en particulier, qui portent principalement leur intérêt sur la réponse de la structure isolée (déplacements relatifs, accélérations maximales des étages, etc.), une grande partie de ce travail est consacrée au comportement des équipements, par le biais de l’étude des spectres de plancher. L’objectif principal est de diminuer la déformation des isolateurs sans amplification de la réponse des modes supérieurs, qui peut apparaître sous certaines conditions et qui peut être une source de sollicitation des équipements. Pour ce faire, des alternatives aux appuis parasismiques couramment utilisés sont explorées. Il s’agit des combinaisons d’un appui à faible amortissement avec un élément de Maxwell (isolateur de relaxation) ou avec un amortisseur hydraulique semi-actif (système d’isolation mixte). L’élément de Maxwell se comportant comme un amortisseur à basse fréquence et un ressort de faible rigidité à haute fréquence permet de satisfaire l’objectif souhaité. En ce qui concerne les systèmes d’isolation mixtes, trois techniques de contrôle semi-actif sont proposées. Afin d’améliorer la performance du contrôle, une attention particulière a été donné à la prise en compte de l’excitation sismique et des caractéristiques de l’amortisseur lors de la conception du contrôleur est focalisée. Les analyses numériques confirment l'efficacité de ces systèmes. En vue de l’utilisation de ces méthodes pour de structures réelles, certains aspects pratiques comme, par exemple, l’observation du système, les effets de la réduction du modèle utilisé par le contrôleur ou du temps de retard sur la performance du contrôle, ainsi que le contrôle d’un ensemble de plusieurs dispositifs semi-actifs redondant, sont, également, abordés<br>This thesis is motivated by various questions that arise regarding the use of base isolation in the nuclear industry. Unlike the majority of previous work on base isolation in general and mixed isolation in particular, which focus mainly on the response of the isolated structure (interstorey drifts, maximum accelerations of floors, etc.), this work focuses on the behavior of equipment, through the study of floor response spectra. The main objective is to reduce the deformation of the isolators without amplification of the response of the higher modes, which may appear under certain conditions and which can be a source of equipment solicitation. To this end, alternatives to the commonly used base isolators are explored. These are combinations of a low damping rubber bearing with a Maxwell element (relaxation isolator) or a semi-active hydraulic damper (mixed base isolation system).Maxwell element behaves like a damper in low frequency and as a low stiffness spring in high frequency. Hence it meets the above objectives. . Regarding isolation systems, three semi-active control techniques are proposed. In order to improve the performance of the control, the seismic excitation and the characteristics of the damper are taken into account in the design of the controller. Numerical analyzes confirm the effectiveness of these systems. Having in mind implementation of these methods to real structures, some practical aspects such as, observation of the system, effects of model reduction, considered by the controller, or time delay on the control performance, as well as the control of a set of redundant semi-active devices, are also studied
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Bouaziz, Hamza. "Contrôle vibratoire des structures assemblées." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLC041/document.
Full textAbstract:
Les structures aérospatiales sont de plus en plus légères, ce qui les rend sensibles aux vibrations. Pour ces structures le frottement pourrait fournir plus d’amortissement que les polymères d’une part à cause des températures extrêmes de fonctionnement (<-20°C et >100°C) et d’autre part parce qu’il est plus efficace que les absorbeurs actifs ou passifs à masse ajoutée qui ne sont pas adaptés aux problèmes sur larges bandes de fréquence, qui comprennent plusieurs fréquences propres. Pour que l’amortissement induit par frottement soit efficace, il faut asservir la charge normale aux amplitudes vibratoires. Le premier objectif de la thèse est de définir un coefficient indicateur de la capacité du changement des forces normales de serrage de vis à contrôler les niveaux vibratoires. Ce coefficient sera un outil de dimensionnement des structures réelles à contrôler. Le deuxième objectif est de concevoir des lois de contrôle semi-actif de la force de serrage pour des régimes libre et forcé d’un problème modal à deux degrés de liberté. L’objectif final est de concevoir un dispositif pouvant s’intégrer à une structure assemblée pour contrôler la charge normale dans les liaisons et de tester expérimentalement l’efficacité des lois de contrôle conçues pour une structure académique ou industrielle. Le contrôle des forces de serrage s’effectue avec l’utilisation des patchs piézoélectriques<br>Because of their lightness the aerospace structures are vulnerable to vibrations whose the amplitudes need to be mitigated through the active and the semi active methods. For extreme temperatures (<20oC and > 100oC), Coulomb friction might provide more structural damping than polymers. Nevertheless, there is a consensus to say that these friction-damping values are often lower than 5%. Moreover friction damping is amplitudedependent. Therefore, engineers have to tune the normal load in order to get the maximum damping for the average vibration level. The first objective of the thesis is to define a coefficient indicator of the ability of the tightening force to control the vibration levels. This coefficient is a design tool of real structures witch need controlling. The second objective is to design semi-active control laws of the clamping force for free and forced modal problem of two degrees of freedom. The ultimate goal is to design a device that can be integrated to an assembly structure for controlling the normal load in the joints and then experimentally test the effectiveness of the laws control for an academic or an industrial structure. The tightening control forces is effected with the use of piezoelectric patches
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Collet, Manuel. "Contrôle actif des structures rayonnantes." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1996. http://www.theses.fr/1996ECDL0029.
Full textAbstract:
Nous traitons dans ce document, du probleme du controle actif des structures rayonnantes. Nous presentons tout d'abord, diverses methodes de controle applicables en dynamique des structures. Nous nous attacherons en particulier, a l'etude et a la presentation des methodes de controle moderne, et notamment des strategies de controle optimal. Plusieurs variantes sont presentees. Elles recouvrent l'ensemble des differentes options statistiques et frequentielles, utilisables lors de la minimisation de critere quadratique. Agrementees d'un exemple numerique, nous etudions plus particulierement, leurs differentes caracteristiques et leurs domaines d'applications specifiques en mecanique des vibrations. A travers une application numerique plus vaste, nous abordons, ensuite, le probleme de la mise en uvre complete d'une strategie de controle actif. Cette etude portant sur la suspension active d'une antenne de sous-marin, nous permet d'introduire les notions fondamentales de performance, de stabilite et de robustesse. Afin d'apprehender numeriquement ces trois caracteristiques, nous introduisons un ensemble de methodes visant a permettre l'application correcte en dynamique des structures, des differentes strategies de controle purement automaticiennes. La gestion rigoureusement des problemes d'observabilite et de controlabilite est alors aborde, afin de permettre aux systemes envisages, de gerer les difficultes specifiques liees aux problemes de mecanique des milieux continus possedant une infinite de degres de liberte. Ainsi, nous presenterons differents estimateurs d'etat, quelques methodes de synthese de controleurs robustes, mais surtout, nous aborderons deux points cruciaux que sont: l'optimisation des reseaux de transducteurs et l'introduction d'algorithmes adaptatifs d'identification. Ces deux notions permettent, selon nous, de trouver quelques solutions, d'une part, aux problemes de conditionnement selectif des matrices d'observabilite et de controlabilite, et, d'aut re part, aux problemes de robustesse. Nous serons alors, a meme, de traiter les problemes de stabilite des comportements mecaniques residuels (spill-over) ainsi que ceux lies aux modifications de comportements inherentes a la vie des structures. Sur la base de ces principes, nous presentons l'etude numerique et experimentale du controle optimise d'une plaque mince composite par l'intermediaire de transducteurs piezoelectriques semi-repartis. Nous etablirons les relations constitutives du couplage piezoelectrique afin d'obtenir les criteres d'optimisation adequats. Ayant obtenu, theoriquement, les positionnements et les formes optimaux de transducteurs minimisant les risques de spill-over, nous avons mis en uvre experimentalement le systeme de controle. Les resultats obtenus ont alors demontre l'efficacite de la procedure et confirme les principes fondamentaux ayant servi a la conception de l'algorithme de controle actif, base sur l'optimisation globale du systeme: modele, loi de commande, reseau de transducteurs. Afin de demontrer notre souci de realiser un controleur robuste, nous presentons en fin de document, une idee nouvelle concernant l'identification adaptative d'un filtre modal. Ayant prealablement utilise cet outil, lors du controle de la plaque, nous savons qu'il represente le point critique de la procedure utilisee. En assurer le bon fonctionnement garantit la stabilite de la strategie. Ainsi, nous proposons une approche originale, basee sur l'utilisation de filtres adaptatifs lms, visant a retrouver en ligne les bons parametres modaux de filtrage. L'etude presentee traite donc, de l'ensemble des problemes rencontres lors de l'elaboration d'une strategie de controle sur un systeme mecanique. Elle propose une methodologie permettant de minimiser les risques d'instabilite et de definir les points critiques caracterisant la robustesse du systeme. Nous pensons ainsi, garantir l'efficacite de la procedure elaboree, quelles que soient les sollicitions exterieures appliquees a la structure.
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Hafidi, Alaoui Hamza. "Imagerie topologique ultrasonore des milieux périodiques." Thesis, Bordeaux, 2019. http://www.theses.fr/2019BORD0388/document.
Full textAbstract:
La détection, la localisation et le suivi de l’évolution de défauts dans les milieux périodiques et les guides d’ondes est un enjeu majeur dans le domaine du Contrôle Non Destructif (CND). La propagation d’ondes dans ce genre de milieux est complexe, par exemple lorsque la vitesse dépend de la fréquence (dispersion) ou de la direction de propagation (anisotropie). La signature du défaut peut également être « noyée » dans le champ acoustique renvoyé par la structure (réverbération ou diffusion multiple). C’est pour répondre à ces enjeux de taille que l’Optimisation Topologique (OT) a été adaptée aux problèmes de diffraction des ondes acoustiques par des défauts infinitésimaux afin d’obtenir des images de réflectivité des milieux inspectés. La méthode peut être appliquée à toutes sortes de milieux, quelle que soit leur complexité, à condition d’être capable de simuler correctement (sur un milieu de référence) la propagation des ondes de l’expérience physique. En s’inspirant de l’OT, les travaux de cette thèse proposent de mettre en oeuvre des méthodes d’imagerie qualitatives adaptées aux spécificités des Cristaux Phononiques (CP) et des guides d’ondes. Dans un premier temps, nous nous attachons à la description du formalisme mathématique de l’Optimisation Topologique et de la Full Waveform Inversion (FWI). Bien que ces méthodes ne cherchent pas à résoudre les mêmes problèmes inverses, nous mettons en évidence leurs points communs. Dans un deuxième temps, nous appliquons l’Imagerie Topologique (IT) à l’inspection en réflexion des milieux faiblement hétérogènes. Dans un troisième temps, nous nous inspirons de l’IT pour définir une nouvelle variante de celle-ci nommée Imagerie Topologique Hybride (ITH). Nous appliquons ces méthodes pour l’inspection en réflexion des CP crées par des tiges d’acier immergées dans l’eau. Nous comparons les performances de ces méthodes en fonction du type de défaut dans le CP. Les simulations numériques correspondantes à certains cas d’étude sont appuyées par des essais expérimentaux concluants. Dans un quatrième temps, nous adaptons l’IT à une configuration d’inspection en transmission afin de mette en oeuvre une méthode de Structural Health Monitoring (SHM) des guides d’ondes. A ce propos, nous avons mis au point une nouvelle méthode d’imagerie mieux adaptée que l’IT aux configurations d’inspection en transmission<br>The detection, localization and monitoring of the evolution of defects in periodic media and waveguides is a major issue in the field of Non-Destructive Testing (NDT). Wave propagation in such media is complex, for example when the velocity depends on the frequency (dispersion) or direction of propagation (anisotropy). The signature of the defect can also be "embedded" in the acoustic field reflected by the structure (reverberation or multiple diffusion). It is to answer these stakes of the size that the Topological Optimization (TO) has been adapted to the problems of diffraction of the acoustic waves by infinitesimal defects in order to obtain reflectivity images of the inspected media. The method can be applied to all kinds of media, regardless of their complexity, provided an exact simulation of the wave propagation in a reference medium (without defects) is performed. Inspired by the TO, the work of this thesis proposes to implement qualitative imaging methods adapted to the specificities of Phononic Crystals (PC) and waveguides. First, we focus on the description of the mathematical formalism of Topological Optimization and Full-Waveform Inversion (FWI). Although these methods do not try to solve the same inverse problems, we highlight their similarities. In a second step, we apply Topological Imaging (TI) to the inspection in pulse-echo configuration of weakly heterogeneous media. Thirdly, we draw inspiration from TI to define a new variant of this method called Hybrid Topological Imaging (HTI).We apply these methods for the pulse-echo configuration inspection of PCs created by steel rods immersed in water.We compare the performance of these methods according to the kind of defects in the PC. Numerical simulations for some case studies are supported by conclusive experimental trials. In a fourth step, we adapt the TI to a pitch-catch configuration in order to implement a new method of Structural Health Monitoring (SHM) of waveguides. In this regard, we have developed a new imaging method that is better suited than TI to pitch-catch configurations
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Lemartinel, Antoine. "Development of self-sensing structural composites parts for wind mill blades monitoring." Thesis, Lorient, 2017. http://www.theses.fr/2017LORIS466.
Full textAbstract:
La demande croissante d’électricité, notamment renouvelable, entraîne une croissance de l’éolien avec l’utilisation de pales en composite de plus en plus grandes. Pour réduire le cout de maintenance de ces structures composites, le suivi de santé structurel (SHM) au cours du temps permet d’évaluer le comportement de la structure, d’anticiper les dégradations et la maintenance. Dans ce cadre, le développement de capteurs, à base de résine époxy et de nanotubes de carbone, appelés Quantum Resistive Sensor (QRS), est présenté. Les QRS peuvent être attachés à la surface de la structure ou intégrés à cœur durant la séquence de drapage. Durant la polymérisation de la résine, le comportement électrique du QRS traduit l’évolution de la réticulation et de la température dans la structure. Suite au processus de fabrication, l’influence des paramètres extérieurs (température, humidité, vitesse de déformation, coefficient de Poisson…) sur les caractéristiques des QRS a été étudiée. Durant l’utilisation de la structure composite, les QRS ont également permis la détection et la propagation d’endommagements jusqu’à la fracture ultime. Les QRS représentent donc une solution potentielle comme capteurs SHM non intrusifs, permettant un suivi de la structure, de sa fabrication jusqu’à sa dégradation finale<br>The growing demands for electrical energy, especially renewable, is boosting the development of wind turbines equipped with longer composite blades. To reduce the maintenance cost of such huge composite parts, the structural health monitoring (SHM) is an approach to anticipate and/or follow the structural behaviour along time. To do so, a proper instrumentation is necessary and has to be as less intrusive as possible. To this end, the development of carbon nanotube- epoxy Quantum Resistive Sensor (QRS) is presented. QRS can be as well glued on the surface or embedded in the core of the composite structure during the stacking sequence. During manufacturing, both the temperature and resin crosslinking can be detected with the change in the QRS electrical characteristics. Once the structural part is made, the effect of the external parameters (strain rate, temperature, humidity, Poisson ratio…) on the electrical characteristics of QRS has been studied. During the composite life, the QRS electrical behaviour has also demonstrate its capability to detect the initiation and propagation of damage until final failure. A non-intrusive monitoring with QRS of the structure life cycle, from manufacturing until final breakage is therefore possible
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Roberti, Vincent. "Contrôle de structures : théories et applications." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1994. http://www.theses.fr/1994ECDL0019.
Full textAbstract:
Nous connaissons, aujourd'hui différents moyens d'atténuer la propagation des vibrations d'une structure soumise a des interactions dynamiques. Je classerai ces dispositifs en deux catégories, passifs et actifs. L’objectif d'un système passif consiste à amortir les vibrations ou encore à déplacer les fréquences de résonance. Le concept de contrôle actif quant à lui, utilise un dispositif antivibratoire connu depuis près de quarante ans bien qu'il ne fasse l'objet d'un vif intérêt que depuis quelques années. Le principe consiste à déposer des capteurs mesurant les vibrations sur la structure puis à exercer des forces ou des déplacements adaptés pour contrôler ces vibrations. Le contrôle des mouvements de la structure se réalise à l'aide d'un système doté d'actionneurs et d'une source d'énergie externe. Nous pouvons augmenter considérablement l'efficacité du contrôle et satisfaire a des objectifs très divers. Le contrôle est une idée neuve mais aussi potentiellement révolutionnaire puisqu'il fait progresser la conception des structures d'un niveau statique, passif au niveau de la dynamique et de l'adaptabilité. Le premier chapitre dévoilera les principes fondamentaux du contrôle issus d'une théorie plus vaste, celle de la minimisation. L’application au contrôle d'une structure de ces concepts doit pouvoir se réaliser en respectant les contraintes dynamiques du système contrôle. Nous examinerons donc le calcul d'une loi commande pour différents cas de contraintes. Contrôler une structure suppose également qu'elle soit commandable, c'est-a-dire que l'on puisse, par une commande, l'amener à l'objectif souhaité. Mais, le calcul d'une commande dépend aussi de l'état mesurable de la structure, autrement dit notre système devra être observable. Enfin nous nous assurerons de sa stabilité. Le deuxième chapitre s'intéressera au calcul de la loi de commande des systèmes dynamiques linéaires pour des structures libres ou soumises à des excitations (déterministes et aléatoires). Au cours de ce chapitre, nous exploiterons l'équation de Riccati et nous révélerons certaines propriétés de la matrice de Riccati. Les techniques de contrôle actif sont très performantes, mais possèdent deux inconvénients majeurs. Le premier est la quantité d'énergie nécessaire à son fonctionnement. Le second est lié au niveau d'information dont on dispose sur l'état du système. Pour chacun de ces inconvénients, il existe une alternative: le contrôle semi-actif et le contrôle sous optimal. Leur efficacité peut être maximisée par la connaissance préalable de l'excitation, nommée pré-information. Nous nous y consacrerons au troisième chapitre. Les différentes lois théoriques, citées précédemment, trouvent une application difficile dans la réalité. Les chapitres quatre a six se proposent d'adapter ces lois a deux types de systèmes. Le chapitre quatre étudiera le cas d'une suspension réaliste d'autocar. Nous analyserons, dans les chapitres cinq et six, le cas du contrôle de bâtiments et nous résoudrons les problèmes liés à la modélisation tels la flexibilité, l'interaction sol-structure ou encore l'évolution au cours du temps de certains paramètres structuraux. Nous proposerons, au dernier chapitre, certaines pistes de réflexion sur le contrôle non linéaire
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Colasse, Sophie. "Hôpital, Territoire, Santé : l'émergence d'un contrôle de gestion médicalisé ?" Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00732241.
Full textAbstract:
De nombreux travaux ont traité de l'émergence de la fonction contrôle de gestion à l'hôpital notamment depuis la mise en œuvre de la Tarification à l'Activité (T2A). Pour autant, le contrôle de gestion semble souffrir d'un certain nombre d'écueils parmi lesquels une prolifération d'outils essentiellement budgétaires sans lien avec les logiques d'acteurs et sans impact sur les comportements organisationnels. Cette vision du contrôle de gestion nous semble d'autant plus réductrice dans le contexte actuel qu'est celui de la création de la Direction Générale de l'Offre de Soins (DGOS) qui s'inscrit pleinement dans la nouvelle gouvernance du système de santé avec la création des Agences Régionales de Santé (ARS). Elle traduit la volonté affirmée d'avoir une approche globale de l'offre de soins, intégrant aussi bien la ville que l'hôpital. La littérature en management fait état d'un contrôle de gestion qui passe progressivement de l'allocation des ressources au pilotage de la performance dans une perspective stratégique. Cette thèse analyse les insuffisances des outils traditionnels issus de la comptabilité analytique hospitalière dans le contexte d'une déstabilisation de l'objet " hôpital ". Elle repose sur l'hypothèse selon laquelle l'émergence d'un contrôle de gestion médicalisé s'apparente à une démarche de co-conception qui lie la construction de l'instrumentation avec celle du niveau de l'organisation. La réflexion est menée autour de trois terrains sur le modèle de la recherche intervention classés en fonction de deux variables : le degré d'innovation organisationnelle d'une part, caractérisé par des modes de coordination nouveaux renforcés, et l'éloignement par rapport à l'instrumentation traditionnelle du contrôle de gestion d'autre part. Pour autant, même si nous adoptons une démarche plus ambitieuse tournée vers la prise en compte des dynamiques organisationnelles qui se complexifient du fait de l'ouverture de l'hôpital " hors les murs ", nous ne prétendons pas remettre en cause le déploiement et l'utilisation de la comptabilité analytique dans les établissements hospitaliers. Les outils qui en découlent ne doivent pas être considérés dans une optique de prescription et de jugement. Ils doivent davantage être considérés dans une perspective d'exploration et de discussion dans le cadre d'outils imparfaits car reposant sur des modélisations simplifiées et une comptabilité analytique au caractère conventionnel. En positionnant notre réflexion autour des savoirs nécessaires à la construction d'outils de gestion d'une part, et la formation des structures et des relations de dépendance ou de complémentarité qui se créent entre les acteurs d'autre part, nous privilégions une approche qui vise l'action collective condition nécessaire pour rapprocher deux disciplines a priori antagonistes que sont médecine et gestion. Nous confirmons ainsi notre intuition d'un contrôle de gestion médicalisé en tant que processus de conception innovante qui passe par la construction conjointe des savoirs et des relations. Cette question est d'autant plus pertinente que nous abordons différents niveaux de l'organisation, de l'hôpital au sens strict à l' " hôpital étendu ".
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Coustal, Pierre. "Contribution au contrôle robuste des structures flexibles." Paris, ENMP, 1997. http://www.theses.fr/1997ENMP0763.
Full textAbstract:
Le but de cette these est d'apporter une contribution au controle des structures flexibles par les techniques hinf. Elle synthetise un savoir-faire sur le controle de systemes mecaniques articules acquis dans le secteur industriel. Les concepts sous-jacents au controle des systemes flexibles (positivite, passivite, etc. ) sont presentes a l'aide de notions familieres aux ingenieurs, dans le cadre d'une methodologie de synthese simple a mettre en uvre. Le role crucial joue par l'amortissement est mis en avant. La propriete equivalente est la dissipativite que l'on associe a la positivite dans le cas des systemes lti. On regarde de facons equivalentes l'amortissement d'un mode de structure, l'adjonction d'un frottement visqueux et un retour proportionnel sur un systeme positif, ce dernier etant equivalent a un retour de vitesse sur un systeme a capteur et actionneur colocalises. Fondamentales pour la commande des systemes flexibles, les notions de controlabilite et d'observabilite des modes de structure d'un processus sont abordees a travers les deformees modales et associees au positionnement des capteurs et des actionneurs. Souvent, les concepts de positivite sont integres dans le formalisme hinf par l'utilisation de transformations. On impose alors a travers ces transformations des contraintes de positivite (entrainant l'amortissement des systemes). Alternativement, la positivite est ici le resultat d'une contrainte imposee sur l'amortissement. Le loop-shaping est habituellement preconise pour le controle robuste de systemes comportant des incertitudes non structurees. On propose ici de realiser le controle robuste de systemes flexibles vis a vis d'incertitudes structurees portant sur l'amortissement et la pulsation propre. La methode est illustree par plusieurs exemples d'applications, allant d'un simple controle pid d'un solide au controle d'un bras flexible articule et enfin, la synthese d'un controleur destine a la stabilisation d'un viseur d'helicoptere.
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Amrane, Mohamed Nadir. "Contrôle passif et actif des structures planes." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1993. http://www.theses.fr/1993ECDL0006.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse présente une méthodologie de contrôle dynamique des structures planes par voie passive et active. Il a pour objectif principal de présenter des modèles mécaniques capables de tester l'efficacité de ces contrôles. En effet, l'impossibilité de multiplier les expériences réelles conduit à mettre au point des stratégies de modélisation pour de telles applications. La première partie de ce travail propose une stratégie de contrôle, du type passif, qui utilise une modélisation efficace des structures planes dissipatives par couche viscoélastique en vibration. Une formulation simplifiée de l'équation du mouvement d'une plaque composite a été adaptée et utilisée dans le cadre d'un code éléments finis approprie. On prendra en compte les propriétés mécaniques des matériaux qui constituent le multicouche. La deuxième partie comporte un contrôle actif, base sur la méthode de contrôle modal indépendant (I. M. S. C ; indépendant modal-space control), et l'utilisation d'actuateurs semi-repartis du type piézo-électrique. Une analyse de la nature du couplage structure/piézo-électrique ainsi qu'une stratégie d'optimisation de l'emplacement des actionneurs dans le plan de la structure développée. Plusieurs illustrations numériques des résultats obtenus a partir des stratégies de contrôle développées sont présentées et comparées a celles de la littérature. Des résultats issus de divers essais expérimentaux de validation sont confrontes a ceux obtenus a l'aide des modèles mécaniques proposes
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Mokrani, Sabrina. "L'évolution du contrôle de l'état sur les établissements de santé." Thesis, Aix-Marseille, 2017. http://www.theses.fr/2017AIXM0302/document.
Full textAbstract:
Une étude portant sur le contrôle des établissements de santé est indispensable eu égard aux nombreuses évolutions que celui-ci a connu. La singularité de leur activité de soins a permis d’introduire des procédés juridiques perturbant l’application des principes de droit public. La nécessité de maintenir un droit de regard sur l’ensemble des établissements de soins a favorisé le dépassement d’un contrôle fondé sur le critère organique pour introduire une nouvelle forme de contrôle reposant sur une approche essentiellement fonctionnelle du système de santé. Cette perception de l’offre de soins permet, d’une part, d’harmoniser les règles applicables à l’ensemble des établissements de santé et, d’autre part, de dépasser le clivage droit public - droit privé. En outre, l’étude abordée dans le cadre de ce travail permet de révéler que les conceptions traditionnelles du contrôle évoluent. Dès lors, ces dernières semblent s’étendre pour introduire subrepticement une nouvelle forme de contrôle d’inspiration anglo-saxonne fondée sur l’orientation. Cette technique émergente n’est pas sans conséquence puisqu’elle entraîne progressivement une remise en question de l’autonomie et des libertés reconnues aux établissements publics et privés de santé<br>A study about the regulation of the health facilities is essential regarding the many evolutions in the matter. This activity’s oddity allowed to introduce legal processes disturbing the application of public law. The necessity to maintain a right of inspection on every health’s facility has favored the overtake of a regulation based on the organic standard to introduce a new way of control based on a primarily functional approach of the health system. The care offer’s perception allows, on the one hand, to harmonize the rules applicable to the entirety of health’s facilities, on the other hand, to exceed the divide between public and private law. Besides, the study broached as part of this work allows to reveal that the traditional conceptions of regulation are progressing. Consequently, the latter seems to extend in the way to slip inside a new kind of regulation inspired by Anglo-Saxon’s model based on guidance. This new approach is not without consequences, because it gradually brings about a reassessment of autonomy and freedoms known to privates and publics health’s facilities
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Tuloup, Corentin. "Process and structural health monitoring of Polymer-Matrix Composites (PMC) using embedded piezoelectric transducers." Thesis, Compiègne, 2020. https://bibliotheque.utc.fr/Default/doc/SYRACUSE/2020COMP2593.
Full textAbstract:
Ce travail novateur étudie l'intérêt d'intégrer des transducteurs piézoélectriques (à base céramique et/ou polymère) au sein de matériaux composites à matrice organique (CMO) pour effectuer une surveillance en temps réel et in-situ de leur processus de fabrication (Process Monitoring PM) ainsi que de leur vie en service (Structural Health Monitoring SHM). Pour ce faire, les transducteurs piézoélectriques ont été intégrés au cœur des empilements fibreux suivant une méthodologie innovante développée au sein de l’équipe de recherche « Matériaux et Surfaces » du laboratoire Roberval. Le système de fabrication par infusion de résine liquide (LRI) utilisé (campagne en PM) ainsi que les échantillons résultants testés mécaniquement (campagne en SHM) ont été multi-instrumentés à l'aide de plusieurs dispositifs de Contrôle Non Destructif (CND : Emission Acoustique (EA), Thermographie Infrarouge (TIR), Corrélation d’Images Numériques (CIN), etc.) afin d’établir des couplages multi-physiques entre les signaux des techniques CND externes et la signature interne (capacité électrique) provenant des transducteurs intégrés au cœur de la matière. En PM, la sensibilité des transducteurs piézocéramiques (PZT) aux diverses étapes clés du processus LRI (passage du front, imprégnation, arrêt de l’injection, transitions physico-chimiques de réticulation et taux de consolidation) réalisé à divers taux de durcisseur ainsi que leur aptitude à la détection de défauts de fabrication ont montré un fort potentiel digne d’une future utilisation à l’échelle industrielle. En SHM, après une vérification de la non-intrusivité des transducteurs à base céramique et polymère intégrés au cœur des échantillons de tests mécaniques, les transducteurs polymères ont permis une évaluation en temps réel de l’état triaxial de déformation et de la perte de rigidité subis par le CMO hôte durant son chargement mécanique. En revanche, malgré un seuil de non fonctionnement (NWT) lié à la fragilité de leur matériau constitutif, les transducteurs piézocéramiques ont montré une forte sensibilité à la détection et au suivi de l’endommagement en temps réel dès lors qu’ils sont positionnésintelligemment vis-à-vis de la sollicitation mécanique. Ces travaux de thèse se sont achevés sur une première tentative visant à transposer les connaissances acquises en PM et SHM des transducteurs piézoélectriques in-situ d'une échelle 2D « laboratoire » à une échelle structurelle 3D plus proche des réalités industrielles. La fabrication multi-instrumentée d’une structure CMO de type raidisseur « Omega » intégrant 14 transducteurs piézoélectriques (PZT ou copolymère P(VDF-TrFE)) et renforcée en épaisseur par un fil en carbone a permis de confirmer les aptitudes PM du PZT précédemment mises en évidence, et a montré une différence entre la manière dont les signaux de capacité électrique du PZT et des copolymères réagissent à l'ensemble du processus de fabrication<br>This innovative work studies the interest of integrating piezoelectric transducers (ceramic and/or polymer-based) within Polymer- Matrix Composite materials (PMC) to perform real-time and in-situ monitoring of their manufacturing process (Process Monitoring PM) as well as their lifespan (Structural Health Monitoring SHM). To do this, the piezoelectric transducers were integrated into the heart of the fibrous stacks using an innovative methodology developed within the "Materials and Surfaces" research team at the Roberval laboratory. The Liquid Resin Infusion (LRI) manufacturing system used (PM campaign), as well as the resulting samples tested mechanically (SHM campaign), were multi-instrumented using several Non-Destructive Testing devices (NDT: Acoustic Emission (AE), Infrared Thermography (IRT), Digital Image Correlation (DIC), etc.) in order to establish multi-physical couplings between the signals of external NDT techniques and the internal signature (electrical capacitance) coming from the transducers integrated into the heart of the material. In PM, the piezoceramic (PZT) transducers were found to be sensitive to the various key steps of the LRI process (flow front passing, impregnation, end of injection, chemo-physical transitions during curing and associated consolidation rates) achieved at different hardener rates, and able to detect manufacturing defects. These results showed great potential, worthy of future use on an industrial scale. In SHM, after verification of the non-intrusiveness of the ceramic and polymer-based transducers integrated into the heart of the mechanical test specimens, the polymer transducers allowed a real-time evaluation of the triaxial strain state and the rigidity loss experienced by the host PMC during its mechanical loading. However, despite a Non-Working Threshold (NWT) linked to the brittleness of their constitutive material, the piezoceramic transducers have shown a high sensitivity to the detection and monitoring of damage in real-time when they are positioned intelligently with respect to the mechanical stress. These thesis works ended with a first attempt aimed at transposing the knowledge acquired on PM and SHM of in-situ piezoelectric transducers from a 2D “laboratory” scale to a 3D structural one closer to industrial realities. The multi-instrumented manufacturing of an “Omega” stiffener PMC structure integrating 14 piezoelectric transducers (PZT and P(VDF-TrFE) copolymer) and reinforced through-the-thickness by a carbon tuft thread allowed confirming the previously evidenced PM abilities of the PZT, and showed a difference between how the electrical capacitance signals of PZT and copolymers react to the whole manufacturing process