Brevet FR2982018A1 — publié le 20130503

La présente invention se situe dans le domaine des dispositifs pour la mesure de déformation ou contrainte subie par un objet sur lequel le dispositif est fixé. Dans un grand nombre d'activités, il est utile de connaître la déformation 15 subie par un objet soumis à des contraintes en exploitation. De nombreux capteurs ont été développés à cet effet, notamment des capteurs à jauge de contrainte. Plus récemment, il a été développé des capteurs piézoélectriques à ondes de surface qui ont l'avantage de transmettre leur mesure sans fil. Il existe un besoin pour mesurer et mémoriser la contrainte maximale 20 subie par un objet au cours d'une phase d'exploitation de façon à savoir si la contrainte maximale admissible par cet objet a été atteinte ou dépassée, auquel cas l'objet doit être réformé, réparé ou reconditionné. Il n'est pas toujours possible de placer un enregistreur à proximité de cet objet pour enregistrer la contrainte en continu, et même quand cela est possible, les enregistreurs 25 échantillonnent et on n'obtient pas toujours la valeur maximale d'un pic de contrainte, par exemple lorsque l'objet subit un choc. Cela est particulièrement le cas lorsque l'objet en question, par exemple une jambe de train d'atterrissage, est inévitablement amené au cours de son exploitation à subir des chocs d'intensité variable mais qui ne doivent pas 30 donner lieu à une contrainte maximale fixée par le constructeur. Il existe donc un besoin pour un capteur de contrainte qui mémorise la contrainte maximale subie par l'objet sur lequel il est fixé, et qui soit, si possible, bon marché. A cet effet, l'invention propose un dispositif pour la mesure et la 5 mémorisation d'une déformation d'un objet, pouvant comporter : - une base prévue pour être fixée à la surface dudit objet, - un capot recouvrant la base, couplé en élongation à la base par l'intermédiaire d'un moyen d' anti-retour. Le capot peut comporter une première et une deuxième ailes 10 sensiblement parallèles qui s'étendent orthogonalement à partir d'une même face dudit capot. La base peut s'étendre entre les faces internes desdites ailes. La base du dispositif étant fixée, par exemple par collage, à la surface de l'objet sous surveillance, elle se déforme avec cet objet sous l'effet des 15 contraintes qu'il subit. Le dispositif comporte en outre un capot qui enserre la base par deux côtés. Grâce à ces dispositions, lorsqu'elle subit une élongation, la base transmet cette élongation au capot en exerçant une pression sur les ailes dudit capot. Grâce à un moyen d'anti-retour disposé entre la base et le capot, les élongations subies par le capot ne peuvent aller qu'en croissant, 20 c'est à dire que même si la base se rétracte après s'être déformée sous l'effet d'un choc subi par l'objet, le capot ne se rétracte pas. Avantageusement, la base peut comporter une échancrure sur son côté proche de la face interne de la première aile. 25 Le moyen d'anti-retour prend place dans une échancrure ménagée dans le côté de la base qui est à proximité de la face interne de la première aile. Il est important de noter que ce côté de la base n'est pas en permanence en contact avec cette face interne car la base est libre de se rétracter alors que le capot ne l'est pas grâce au moyen d'anti-retour. 30 Avantageusement : - la face interne de la première aile peut présenter une conformation en forme de V aplati dont la pointe est tournée vers ladite échancrure, - le capot peut comporter une troisième aile placée entre et sensiblement parallèle aux première et deuxième ailes et qui s'étend dans ladite échancrure. Dans ce cas, le moyen d'anti-retour peut comporter : - deux coins qui s'étendent dans l'échancrure, - les coins étant de forme trapézoïdale rectangle, reliés par leur petit côté parallèle par un lien élastique tendant à rapprocher les coins, - les côtés obliques des coins étant en contact avec la face interne en V de ladite première aile, le côté opposé étant en contact avec la face interne de ladite troisième aile. Le moyen d'anti-retour utilise deux coins en forme de trapèzes rectangles comportant donc deux côtés parallèles dont un petit côté et un grand côté, un côté orthogonal à ces côtés parallèles et un côté oblique. Ces coins sont reliés par leur petit côté parallèle par un lien élastique qui tend à rapprocher lesdits coins. Les coins peuvent glisser par leur côté oblique et leur côté orthogonal respectivement sur la face interne de la première aile du capot et la face interne de la troisième aile, cette face interne de la troisième aile étant définie 20 comme celle qui est en regard de la face interne de la première aile. Néanmoins, grâce à la forme en V ouvert de la face interne de la première aile et au lien élastique qui les relie, les coins ne peuvent se déplacer que dans le sens du rapprochement par effet d'arc-boutement. En conséquence, lorsque la base subit une élongation et transmet cette élongation 25 au capot en exerçant une pression sur les faces internes des première et deuxième ailes, les coins glissent sur les faces internes des première et troisième ailes du capot pour se rapprocher. Lorsque la base se rétracte, les coins interdisent au capot de se rétracter par effet d'arc-boutement. Avantageusement, le dispositif peut comporter en outre un premier 30 capteur sensible à l'élongation du capot et un second capteur sensible à la température du capot et insensible à l'élongation du capot. -4 Le dispositif comporte en outre deux capteurs, un premier capteur sensible à l'élongation du capot et un second capteur sensible à la température mais insensible aux élongations de la base et du capot. En effet, l'élongation du capot est également fonction de la température au moment de la lecture, il convient donc de corriger la mesure d'élongation réalisée par le premier capteur de la mesure de la température au moment de la lecture. Avantageusement, ces capteurs comportent chacun un capteur à onde de surface qui présentent l'avantage d'une lecture sans fil. Des modes de réalisation et des variantes seront décrits ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels : La figure 1 représente en perspective le dispositif vu de dessus, La figure 2 représente en perspective le dispositif vu de dessous. Le dispositif 30 comprend principalement une base 31, recouverte par un capot 32, et un mécanisme d'anti-retour. Des capteurs 33, 34 permettent de récupérer les mesures. La base 31 est sensiblement plane et rectangulaire, et comporte une échancrure également de forme sensiblement rectangulaire sur l'un de ses côtés, limitée par deux jambes 31a, 3 lb. La base 31 est destinée à être collée sur la surface d'un support dont on veut mesurer la contrainte maximale subie. La base 31 est par exemple réalisée dans l'un des matériaux suivants : acier, 25 aluminium, titane, et plus généralement tout matériau aéronautique et industriels standard. Le capot 32 est également sensiblement plan et rectangulaire. Il recouvre et enserre la base 31 mais il en est libre : à cet effet, le capot comprend deux ailes en retour 32a, 32b sur deux de ses côtés parallèles, qui s'étendent 30 orthogonalement à partir d'une face du capot qui sera appelée face interne, la face opposée étant appelée face externe. La base 31 s'étend entre ces ailes en retour de sorte que lorsque la base subit une élongation, elle exerce une pression sur les ailes 32a, 32b du capot et provoque ainsi la même élongation du capot. Le capot est par exemple réalisé dans le même type de matériau que la base. L'une des ailes, par exemple la première aile 32a, n'est pas rectiligne mais présente une forme de V aplati dont la pointe est tournée vers la deuxième aile 32b. L'angle que forme ce V aplati est compris entre 170 et 178°, avantageusement proche de 174°. Le capot 32 comporte une troisième aile en retour 32c, qui s'étend à 10 partir de la face interne du capot de façon parallèle aux première et deuxième ailes 32a, 32b. Lorsque le capot 32 est appliqué sur la base 31, cette troisième aile 32c prend place dans l'échancrure de la base 31. Le mécanisme d'anti-retour prend place dans l'échancrure de la base 31, entre la première aile 32a et la troisième aile 32c. Il comprend deux coins 35a, 15 35b en forme de trapèze rectangle, comportant donc deux côtés parallèles dont un petit côté et un grand côté, un côté orthogonal à ces côtés parallèles et un côté oblique. Ces coins sont reliés par un lien élastique 36 par leurs petits côtés parallèles, ce lien élastique tendant à rapprocher lesdits coins 35a, 35b. Les côtés obliques constituent une face d'appui de la face interne en V de la 20 première aile 32a. La pente de chacun de ces côtés obliques est égale à la moitié de l'angle supplémentaire du V de la première aile 32a. Par exemple, dans le cas où cet angle est égal à 174° comme indiqué plus haut, la pente de ces côtés obliques est égale à 3°. Les côtés orthogonaux des coins 35a, 35b peuvent donc glisser sur la 25 face interne de la troisième aile 32c et les côtés obliques peuvent glisser sur la face interne de la première aile 32a. Néanmoins, du fait de l'oblicité de la face interne de la première aile 32a et des côtés obliques des coins et de la présence du lien élastique 36, les coins ne peuvent glisser que dans le sens du rapprochement par effet d'arc-boutement. 30 Comme illustré sur la figure 2, si le capot 32 subit une élongation selon la flèche F1 du fait de la pression exercée par la base 31, les coins 35a, 35b sont libérés et glissent selon les flèches F2, F3 de façon à se rapprocher. La pente donnée aux côtés obliques des coins amplifie le déplacement dû à l'élongation : plus la pente des côtés obliques des coins 35a, 35b est faible, donc plus l'angle du V est ouvert, plus les coins amplifieront ce mouvement. Si la base 31 se rétracte, le capot 32 ne pourra pas se rétracter du fait de l'arc-boutement des coins 35a, 35b sur la face interne de la première aile 32a. Si la base est soumise à une nouvelle élongation supérieure à la précédente, le capot 32 subira à son tour cette élongation et les coins se rapprocheront de nouveau. Ainsi, l'élongation du capot 32 est représentative de l'élongation maximale subie par la base 31 en cours d'exploitation, il « mémorise » cette élongation maximale. Il faut une contrainte plus importante que la précédente pour que le capot s'allonge de nouveau et conserve cette élongation. Bien évidemment, les extrémités des jambes 31a, 3 lb du capot, qui sont proches de, ou qui prennent appui sur, la face interne de la première aile 32a, 15 présente une face inclinée du même angle que les coins 35a, 35b. Comme il a été vu plus haut, la base 31 exerce une pression sur la première aile 32a et une seconde aile 32b du capot 32 lorsqu'elle est soumise à une élongation. La base 31 est avantageusement collée sur la face interne de la seconde aile 32b. 20 Le dispositif 30 comporte deux capteurs pour permettre à l'utilisateur de récupérer l'information d'élongation : - un premier capteur 33 fixé sur la face externe du capot 32, sensible à l'élongation du capot ; 25 - un second capteur 34 fixé au capot 32 mais de façon à être insensible à l'élongation du capot ; ce second capteur 34 n'est donc sensible qu'à la température du capot. En effet, l'élongation du capot 32 au moment de la lecture est la résultante de l'élongation maximale L1 transmise par la base 31 et celle L2 due 30 à la température du dispositif. Il convient donc de corriger la lecture du premier capteur 34 à l'aide d'une mesure de la température du capot, indépendante de son élongation. Les éléments qui constituent le dispositif ont des coefficients d'allongement thermique identiques. Tout s'allonge sans modification 5 mécanique. En pratique, ces capteurs sont par exemple des jauges de contrainte à ondes acoustiques de surface (ou SAW, Surface Acoustic Waves), qui présentent l'avantage de pouvoir être lues sans apport d'énergie et sans fil. REVENDICATIONS1. Dispositif (30) pour la mesure et la mémorisation d'une déformation d'un objet, caractérisé en ce qu'il comporte : - une base (31), prévue pour être fixée à la surface dudit objet, - un capot (32) recouvrant ladite base, couplé en élongation à ladite base par l'intermédiaire d'un moyen d'anti-retour. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit capot (32) comporte une première et une deuxième ailes (32a, 32b) sensiblement parallèles qui s'étendent orthogonalement à partir d'une même face dudit capot. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite base (31) s'étend entre les faces internes desdites ailes (32a, 32b). 4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que ladite base (31) comporte une échancrure sur son côté proche de la face interne de ladite première aile (32a). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que : - la face interne de ladite première aile (32a) présente une conformation en forme de V aplati dont la pointe est tournée vers ladite échancrure, - le capot (32) comporte une troisième aile (32c) placée entre et sensiblement parallèle aux première et deuxième ailes et qui s'étend dans ladite échancrure. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit moyen d'anti-retour comporte :- deux coins (35a, 35b) qui s'étendent dans ladite échancrure, - lesdits coins étant de forme trapézoïdale rectangle, reliés par leur petit côté parallèle par un lien élastique (36) tendant à rapprocher lesdits coins, - les côtés obliques desdits coins étant en contact avec la face interne en V de 5 ladite première aile (32a), le côté opposé étant en contact avec la face interne de ladite troisième aile (32c). 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un premier capteur (33) sensible à 10 l'élongation du capot (32). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit premier capteur (33) comporte un capteur à ondes de surface. 15 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un second capteur (34) sensible à la température du capot (32) et insensible à l'élongation du capot. 20 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit second capteur (34) comporte un capteur à ondes de surface.