Brevet FR3123440A1 — publié le 20221202

Procédé d’analyse acoustique d’une pièce (10) mécanique réalisée en matériau composite tissé comprenant les étapes suivantes : - positionnement de premier et deuxième transducteurs (18) de part et d’autre de la région d’intérêt (26) selon la direction de trame (X), et mesure d’un temps de parcours, puis détermination d’une raideur dans la direction de trame, - positionnement des premier et deuxième transducteurs (18) de part et d’autre de la région d’intérêt (26) selon la direction de chaîne (Y), mesure d’un temps de parcours, puis détermination d’une raideur dans la direction de chaîne, - positionnement du premier transducteur (18) dans la région d’intérêt (26), mesure du temps de parcours jusqu’à la face opposée (24) et retour, puis détermination d’une raideur dans la direction d’épaisseur (Z), et - quantification d’une dégradation de la région d’intérêt (26) à partir des raideurs déterminées. Figure à publier avec l’abrégé : 2 Procédé d’analyse acoustique d’une pièce mécanique Domaine technique de l’invention L’invention concerne un procédé d’analyse acoustique d’une pièce mécanique réalisée en matériau composite tissé. La pièce fait par exemple partie d’un aéronef, et plus précisément d’une turbomachine, comme une partie d’un carter de soufflante. Etat de la technique antérieure Il est connu d’inspecter les pièces mécaniques par des méthodes ultrasonores, afin de détecter d’éventuels défauts dans la structure de la pièce. Ces méthodes présentent les avantages d’être rapides, fiables et surtout non invasives, ce qui permet de remettre la pièce en fonctionnement rapidement si son état le permet. Les procédés classiques pour l’inspection de pièces mécaniques en composite tissés comprennent un balayage de la pièce le long du ou des plans de tissage, avec des mesures ponctuelles en transmission d’impulsions acoustiques. La illustre une telle mesure en transmission sur une pièce 10 en composite tissé. Un matériau composite tissé comprend des fibres de trame 12 et des fibres de chaîne 14 s’étendant selon des directions de trame X et de chaîne Y, et tissées les unes avec les autres pour former un plan de tissage P, ou plusieurs plans de tissage P superposés selon une direction d’épaisseur Z. Les fibres 12, 14 sont par exemple des fibres de verre et/ou de carbone. Les fibres 12, 14 sont noyées dans une matrice 16 comprenant par exemple un polymère, ensuite solidifiée pour former la pièce 10. Un transducteur ultrasonore 18 est mis en place contre une surface externe 20 de la pièce 10, orienté sensiblement perpendiculairement au plan de tissage P. Le transducteur 18 est apte à fonctionner à la fois en émetteur et en récepteur, c’est à dire à émettre et à capter des ondes acoustiques. Une interface 22 peut être ajoutée entre le transducteur 18 et la surface externe 20 de la pièce 10 pour réaliser une adaptation d’impédance acoustique et améliorer la transmission d’ondes acoustiques vers la pièce 10. Une telle interface 22 comprend par exemple une couche d’un gel ou d’un corps gras présentant une impédance acoustique intermédiaire améliorant cette transmission. Une impulsion ultrasonore, présentant par exemple un profil gaussien, est émise par le transducteur 18 et se propage sous forme d’onde acoustique dans la pièce 10. L’onde acoustique est alors mesurée soit par un second transducteur disposé contre une paroi 24 du côté opposé de la pièce 10, après un trajet à travers la pièce 10 selon la direction d’épaisseur Z, soit par le transducteur 18 émetteur après un trajet aller-retour à travers la 10 et une réflexion sur la paroi 24 du côté opposé de la pièce 10. Les hauteurs des maximums des amplitudes des impulsions émises et reçues sont comparées pour déterminer un gain acoustique de la pièce au point où l’émetteur est positionné. Le gain acoustique est mesuré sur une pluralité de points afin de balayer l’étendue de la pièce et de détecter des variations locales importantes, caractéristiques d’une anomalie du matériau et/ou d’un endommagement. Dans ce qui suit, les termes « anomalie », « dégât », « endommagement » ou équivalents sont utilisés indifféremment pour désigner une partie de la pièce où les fibres sont partiellement ou entièrement distendues ou rompues, ce qui modifie localement les propriétés mécaniques de la pièce. Une telle anomalie peut justifier un retrait et un remplacement de la pièce lorsque sa tenue mécanique est compromise, ou, selon les cas, peut ne pas s’opposer au bon fonctionnement de la pièce. Cependant, ces procédés ne visent qu’à détecter ladite anomalie ou ledit endommagement, et ne permettent pas de caractériser ses conséquences sur la tenue mécanique de la pièce. La détection de l’anomalie ou de l’endommagement ne permet donc pas de déterminer si la pièce est apte à être remise en œuvre en l’état ou si un remplacement est nécessaire. Présentation de l’invention L’invention vise à remédier à ces inconvénients. A cet effet, l’invention concerne un procédé d’analyse acoustique d’une pièce mécanique réalisée en matériau composite tissé, la pièce comprenant des fibres de trame orientées selon une direction de trame et des fibres de chaîne orientées selon une direction de chaîne, la pièce présentant une direction d’épaisseur perpendiculaire à la direction de trame et à la direction de chaine, le procédé comprenant les étapes suivantes : - fourniture d’un premier transducteur ultrasonore et d’un deuxième transducteur ultrasonore et détermination d’une région d’intérêt de la pièce, - positionnement des premier et deuxième transducteurs en contact avec la pièce, écartés l’un de l’autre selon la direction de trame, de part et d’autre de la région d’intérêt, émission d’au moins une impulsion ultrasonore par le premier transducteur et mesure d’un temps de parcours jusqu’au deuxième transducteur, puis détermination d’une raideur de la pièce dans la direction de trame dans la région d’intérêt à partir du temps de parcours mesuré, - positionnement des premier et deuxième transducteurs en contact avec la pièce, écartés l’un de l’autre selon la direction de chaîne, de part et d’autre de la région d’intérêt, émission d’au moins une impulsion ultrasonore par le premier transducteur et mesure d’un temps de parcours jusqu’au deuxième transducteur, puis détermination d’une raideur de la pièce dans la direction de chaîne dans la région d’intérêt à partir du temps de parcours mesuré, - positionnement du premier transducteur en contact avec la pièce dans la région d’intérêt, émission d’au moins une impulsion ultrasonore par le premier transducteur et mesure du temps de parcours jusqu’à la face opposée et de retour jusqu’au premier transducteur, puis détermination d’une raideur de la pièce dans la direction d’épaisseur dans la région d’intérêt à partir du temps de parcours mesuré, ou - positionnement du premier transducteur et du deuxième transducteur en contact avec la pièce dans la région d’intérêt, de part et d’autre de la pièce selon la direction d’épaisseur, émission d’au moins une impulsion ultrasonore par le premier transducteur et mesure du temps de parcours jusqu’au deuxième transducteur, puis détermination d’une raideur de la pièce dans la direction d’épaisseur dans la région d’intérêt à partir du temps de parcours mesuré, et - quantification d’une dégradation de la région d’intérêt à partir des raideurs dans la direction de trame, la direction de chaîne et la direction d’épaisseur, dans la région d’intérêt. Un tel procédé permet une analyse quantitative de l’impact d’une dégradation dans la région d’intérêt sur les propriétés mécaniques de la pièce. Il fournit des valeurs de propriétés mécanique permettant la prise d’une décision quant à la remise en œuvre ou au remplacement de la pièce. Une telle approche permet d’augmenter la quantité de pièces en état satisfaisant conservées malgré la présence d’un endommagement ou d’une anomalie, qui auraient été écartées sinon. La quantification de la dégradation de la région d’intérêt peut être faite par comparaison des raideurs mesurées avec des valeurs standard. Par standard on entend notamment des valeurs issues d’essais mécaniques réalisés suivant les normes aéronautiques correspondantes. Après chaque étape d’émission d’au moins une impulsion ultrasonore par le premier transducteur et de mesure d’un temps de parcours jusqu’au deuxième transducteur, le procédé peut comprendre une étape d’émission d’au moins une deuxième impulsion ultrasonore par le deuxième transducteur et mesure d’un temps de parcours jusqu’au premier transducteur. Cette caractéristique permet de mesurer les temps de parcours des impulsions dans les deux sens afin de détecter et caractériser d’éventuelles asymétries induites par une anomalie. Le procédé peut comprendre plusieurs étapes de détermination de la raideur de la pièce dans la direction d’épaisseur, effectuées en plusieurs points distincts de la région d’intérêt. Cette caractéristique permet de caractériser plus précisément la raideur dans la direction d’épaisseur dans la région d’intérêt, où elle peut présenter d’importantes variations locales à cause de l’anomalie. Les points de mesure peuvent par exemple comprendre les points utilisés pour mesurer les raideurs dans la direction de chaîne et/ou de trame. Le procédé peut comprendre une étape de modélisation numérique d’un comportement mécanique de la pièce, à partir des valeurs de raideur déterminées dans la région d’intérêt. Cette caractéristique permet d’utiliser les valeurs de raideur mécanique mesurées dans la région d’intérêt pour déterminer de manière précise l’état de la pièce et de déterminer si la pièce est apte à être remise en œuvre. La modélisation peut par exemple utiliser une méthode aux éléments finis. Le procédé peut comprendre une étape préliminaire de délimitation de la région d’intérêt comprenant des mesures acoustiques en transmission selon la direction d’épaisseur et la mesures de valeurs d’un paramètre en plusieurs points de la pièce, les valeurs mesurées du paramètre dans la région d’intérêt variant par rapport à une valeur moyenne du paramètre mesurées sur la pièce d’au moins un facteur prédéterminé. Le paramètre mesuré peut être par exemple une atténuation de l’onde acoustique transmise. Le facteur prédéterminé est pas exemple un facteur 2 si les valeurs du paramètre sont plus élevées dans la région d’intérêt, ou un facteur 0,5 si les valeurs du paramètre sont plus faibles dans la région d’intérêt. Cette caractéristique permet une délimitation rapide et précise de la région d’intérêt, notamment dans le cas où elle n’est pas aisément détectable à l’œil nu. La région d’intérêt peut être marquée sur la pièce afin de la rendre visible. Brève description des figures est une vue schématique d’un procédé d’analyse acoustique de l’état de la technique d’une pièce mécanique en composite tissé, est une vue schématique de face d’une étape d’un procédé d’analyse acoustique selon l’invention, est une vue schématique de face d’une autre étape du procédé de la , et est une vue schématique de face d’une autre étape du procédé des figures 1 et 2. Procédé d’analyse acoustique d’une pièce (10) mécanique réalisée en matériau composite tissé, la pièce (10) comprenant des fibres de trame (12) orientées selon une direction de trame (X) et des fibres de chaîne (14) orientées selon une direction de chaîne (Y), la pièce (10) présentant une direction d’épaisseur (Z) perpendiculaire à la direction de trame (X) et à la direction de chaine (Y), le procédé comprenant les étapes suivantes : - fourniture d’un premier transducteur (18) ultrasonore et d’un deuxième transducteur (18) ultrasonore et détermination d’une région d’intérêt (26) de la pièce (10), - positionnement des premier et deuxième transducteurs (18) en contact avec la pièce (10), écartés l’un de l’autre selon la direction de trame (X), de part et d’autre de la région d’intérêt (26), émission d’au moins une impulsion ultrasonore par le premier transducteur (18) et mesure d’un temps de parcours jusqu’au deuxième transducteur (18), puis détermination d’une raideur de la pièce (10) dans la direction de trame (X) dans la région d’intérêt (26) à partir du temps de parcours mesuré, - positionnement des premier et deuxième transducteurs (18) en contact avec la pièce (10), écartés l’un de l’autre selon la direction de chaîne (Y), de part et d’autre de la région d’intérêt (26), émission d’au moins une impulsion ultrasonore par le premier transducteur (18) et mesure d’un temps de parcours jusqu’au deuxième transducteur (18), puis détermination d’une raideur de la pièce (10) dans la direction de chaîne (Y) dans la région d’intérêt (26) à partir du temps de parcours mesuré, - positionnement du premier transducteur (18) en contact avec la pièce (10) dans la région d’intérêt (26), émission d’au moins une impulsion ultrasonore par le premier transducteur (18) et mesure du temps de parcours jusqu’à la face opposée (24) et de retour jusqu’au premier transducteur (18), puis détermination d’une raideur de la pièce (10) dans la direction d’épaisseur (Z) dans la région d’intérêt (26) à partir du temps de parcours mesuré, ou - positionnement du premier transducteur (18) et du deuxième transducteur (18) en contact avec la pièce (10) dans la région d’intérêt (26), de part et d’autre de la pièce (10) selon la direction d’épaisseur (Z), émission d’au moins une impulsion ultrasonore par le premier transducteur (18) et mesure du temps de parcours jusqu’au deuxième transducteur (18), puis détermination d’une raideur de la pièce (10) dans la direction d’épaisseur (Z) dans la région d’intérêt (26) à partir du temps de parcours mesuré, et - quantification d’une dégradation de la région d’intérêt (26) à partir des raideurs dans la direction de trame (X), la direction de chaîne (Y) et la direction d’épaisseur (Z), dans la région d’intérêt (26). Procédé selon la revendication précédente, dans lequel, après chaque étape d’émission d’au moins une impulsion ultrasonore par le premier transducteur (18) et de mesure d’un temps de parcours jusqu’au deuxième transducteur (18), le procédé comprend une étape d’émission d’au moins une deuxième impulsion ultrasonore par le deuxième transducteur (18) et mesure d’un temps de parcours jusqu’au premier transducteur (18). Procédé selon l’une des revendications précédentes, comprenant plusieurs étapes de détermination de la raideur de la pièce (10) dans la direction d’épaisseur (Z), effectuées en plusieurs points distincts de la région d’intérêt (26). Procédé selon l’une des revendications précédentes, comprenant une étape de modélisation numérique d’un comportement mécanique de la pièce (10), à partir des valeurs de raideur déterminées dans la région d’intérêt (26). Procédé selon l’une des revendications précédentes, comprenant une étape préliminaire de délimitation de la région d’intérêt (26) comprenant des mesures acoustiques en transmission selon la direction d’épaisseur (Z) et la mesures de valeurs d’un paramètre en plusieurs points de la pièce (10), les valeurs mesurées du paramètre dans la région d’intérêt (26) variant par rapport à une valeur moyenne du paramètre mesurées sur la pièce d’au moins un facteur prédéterminé.