Diana Cătălina

Cazangiu De

Detectarea Defectelor

Î N Structuri

PRIVIND Conceptul 1 Generalități

De Monitorizare

STADIUL ACTUAL AL CERCETĂRII PRIVIND

Keywords: Reifsneider, 1991], oboseala materialelor reprezintă o modificare structurală permanentă, localizată, progresivă, care apare în materialele supuse unor tensiuni alternante

LISTĂ NOTAȚIILOR ȘI SIMBOLURILOR

CD -Coeficientul de rezistenţă la înaintare CL -coeficientul de portanţă Cm -coeficientul de moment al elementului de pală E -modului lui Young FD -rezistenţa la înaintare FL -portanţa Fcf -forţa centrifugă G -modului de forfecare M -momentul aerodinamic m -masa palei pe tronson R -raza rotorului V -viteza aerodinamică (viteza aerului faţă de elicopter)  -coeficientul lui Poisson c -tensiunea transversală la compresiune t -tensiunea transversală la tracţiune  -tensiune tangenţială α -unghiul de incidenţă F -forța de rupere L -distanța între reazeme L2 -distanța între elementele de încărcare ale mașinii L1 -distanța între primul punct de reazem și primul punct de încărcare b -lățimea epruvetei, h -grosimea epruvetei, δ -deformația la mijlocul epruvetei E -modulul de elasticitate la încovoiere al epruvetei Ri, -rigiditatea la încovoiere σmax -tensiunea maximă la încovoiere Iz -momentul de inerție față de axa principală σ -rezistența la tracțiune p -forța de rupere la tracțiune care se extrage din curba caracteristică forță -deformație A -aria secțiunii Wy, Wz -modulele de rezistență ale secțiunii plane în raport cu axa Oy, respectiv Ox Miy, Miz -momentele de încovoiere pe axa Oy, respectiv Oz Δ -deplasarea extrasă din curba caracteristică forță -deplasare 0 -lungimea inițială a epruvetei u -distanța ultimă între repere după alungire p -suma punctelor obţinute pe linie de elementul luat în calcul Δp -diferenţa dintre punctajul elementului luat în calcul şi punctajul elementului de la ultimul nivel m -numărul criteriilor depăşite de către criteriul luat în calcul Ncrt -numărul de criterii considerat Δp' -diferenţa dintre punctajul elementului luat în calcul şi punctajul primului element LISTĂ TABELE Tabel 2.1. Clasificarea generală a defectelor fizice (structurale) Tabel 2.2. Clasificarea standard a defectelor privind produsele laminate și trase din oțel [STAS 6656-80] Tabel 2.3. Clasificare standard a defectelor privind profilele și sârmele laminate la cald [STAS 6656-80] Tabel 4.1 Dimensiunile epruvetelor de material compozit stratificat (fibră de carbon UD) Tabel 4.2. Valorile rezultatelor parametrilor necesari analizei statice Tabel 4.3 Valori ale tensiunii echivalente pentru cele 4 cazuri studiate Tabel 4.4. Rezultate ale diferenţei de tensiuni pentru cazurile studiate Tabel 4.5. Simulare vs experiment, rezultate numerice Tabel 5.1. Dimensiunile epruvetelor testate la încovoierea în 4 puncte Tabel 5.2. Principalele dimensiuni de gabarit ale epruvetei Tabel 5.3. Etapele aplicării mărcilor tensometrice pe suprafața epruvetei Tabel 5.4. Valori ale variabilelor utilizate în analiza statistică Tabel 5.5. Valorile numerice ale forței de rupere și deformației la mijlocul epruvetei în puncte semnificative de pe curba forță -deplasare Tabel 5.6. Valorile numerice ale forței de rupere și deplasării extrase din curba caracteristică forță -deplasare Tabel 5.7. Valorile numerice ale forței de rupere și deformației la mijlocul epruvetei Tabel 5.8. Rezultate numerice ale variabilelor în cazul încovoierii în 4 puncte a epruvetei testate Tabel 5.9. Rezultate numerice ale variabilelor în cazul încovoierii în 4 puncte a epruvetei testate Tabel 5.10. Rezultate numerice ale variabilelor în cazul tracțiunii a epruvetei testate Tabel 5.11. Calculele asociate coeficienților de pondere Tabel 5.12. Notele acordate variantelor Tabel 5.13. Coeficienţii de pondere calculați Diana Cătălina CAZANGIU. Studii și cercetări privind detectarea defectelor în structuri CAPITOLUL 1

INTRODUCERE

Detectarea și evaluarea defectelor este un proces care se utilizează pentru a se putea estima durata de viaţă rămasă a unei structuri a cărei performanţă trebuie să rămână peste pragul stabilit.

, prin structură de fabricaţie se înţelege totalitatea mijloacelor materiale şi componente nemateriale din care este realizat un produs şi care sunt grupate în timp şi în spaţiu într-un mod bine determinat. Orice structură este alcătuită din componente iar la rândul lor componentele sunt fabricate din materiale.

În inginerie și arhitectură, structura este considerată ca un corp sau un ansamblu de corpuri în spațiu care formează un sistem capabil să suporte solicitări.

Un material compozit reprezintă o combinație între două sau mai multe materiale diferite din punct de vedere chimic, cu o interfață între ele. Materialele constituente își mențin identitatea separată (cel puțin la nivel macroscopic) în compozit, totuși combinarea lor generează ansamblului proprietăți și caracteristici diferite de cele ale materialelor componente în parte.

Unul din materiale se numește matrice iar celălalt poartă numele de armătură (ranforsare) și se adaugă matricei pentru a-i îmbunătăți sau modifica proprietățile. Fibrele sunt elementul care conferă ansamblului caracteristicile de rezistență la solicitări. În comparație cu matricea, efortul care poate fi preluat este net superior, în timp ce alungirea corespunzătoare este redusă. Matricea prezintă o alungire și o reziliență la rupere mult mai mari, care asigură că fibrele se rup înainte ca matricea să cedeze.

Conform standardului SR ISO 9000 -2000, defectul este definit ca "nesatisfacerea unei cerinţe sau a unei aşteptări rezonabile privind utilizarea prevăzută, inclusiv a celor referitoare la securitate".

Conceptul de Monitorizare a Integrității Structurilor (Structural Health Monitoring -SHM) se referă la diagnosticarea stării integrității materialelor constituente ale unei structuri. Această stare poate fi alterată de-a lungul timpului, datorită mai multor factori ca: uzura structurii datorată oboselii materialelor, acţiunea factorilor de mediu precum şi a unor evenimente accidentale.

INDEX DE TERMENI

EXTRADOS-partea superioară a conturului unui profil de aviaţie cuprinsă între bordul de atac şi bordul de scurgere, pe care în timpul zborului se exercită o depresiune. FORŢĂ AERODINAMICĂ -forţa exercitată de un fluid gazos în mişcare asupra unui corp aflat în întregime în acel fluid. Forţa aerodinamică totală este rezultanta tuturor forţelor de presiune care apar pe corpul introdus în fluid. FUZELAJ -parte componentă a unei aeronave, profilată aerodinamic, constituind spaţiul util de transport. Fuzelajul uneşte celelalte părţi ale aeronavei (aripi, ampenaj, tren de aterizare etc.). UNGHI DE INCIDENŢĂ -unghi format de linia de referinţă a profilului aripii unei aeronave (coarda profilului, axa de portanţă nulă sau bitangentă la intrados) cu direcţia ei de înaintare. INTRADOS -a) faţa inferioară a aripii unei aeronave pe care se exercită presiuni în timpul zborului; b) linia inferioară a conturului unui profil aerodinamic (între bordul de atac şi de scurgere). ÎNVELIŞ -îmbrăcămintea exterioară a elementelor aeronavei (aripi, fuzelaj, comenzi) confecţionată din pânză, lemn sau metal şi care preia în mare parte eforturile exercitate asupra aeronavei. MOMENT AERODINAMIC -cuplul forţelor aerodinamice ce acţionează asupra unei aeronave în mişcare relativă faţă de mediul aerian, găsindu-se în raport cu centrul de masă al acesteia. PALĂ -organ al unei elice, de forma unei aripi, încastrat sau articulat la unul din capete în butucul elicei / rotorului şi care are rolul de a transfera energia rotorului în mediul în care se roteşte. PLANARE -a) plutire în aer cu un aparat de zbor fără ajutorul unui motor; b) coborâre a unei aeronave fără motor (sau redus) pe o traiectorie cu pantă foarte mică şi cu viteză redusă. PORTANŢA -componenta verticală a forţei aerodinamice care acţionează asupra unui corp de profil aerodinamic care se deplasează prin aer, asigurându-i sustentaţia, stând la baza zborului planoarelor, elicopterelor etc. Portanţa apare ca urmare a diferenţei de presiune statică ce apare între cele două forţe opuse ale profilului, consecinţă a vitezelor diferite ale fileelor de aer în vecinătatea acestor feţe. PROFIL AERODINAMIC -a) conturul secţiunii unei aripi (sau a unei pale), rezultată din intersecţia cu un plan perpendicular pe suprafaţa aripii şi paralel cu axa de zbor (trasarea profilului aerodinamic se face printr-o metodă teoretică sau empirică); Profilul aerodinamic este compus din: bord de atac -rotunjit, bord de fugă sau de scurgere -ascuţit, parte superioară/extrados şi parte interioară/intrados. REZISTENŢĂ AERODINAMICĂ/LA ÎNAINTARE -forţă care acţionează asupra unui corp aflat în mişcare relativă faţă de aerul atmosferic, în sens opus deplasării, proporţională cu densitatea aerului, cu pătratul vitezei relative a corpului, cu suprafaţa caracteristică de referinţă a acestuia şi cu coeficientul de rezistenţă la înaintare. Rezistenţa aerodinamică contribuie la reducerea vitezei de coborâre în vederea aterizării unei aeronave sau a unei părţi recuperate a acesteia. ROTOR -elice de mare diametru, cu pale mobile sau articulate (cu mai multe planuri de oscilaţie), care obţine forţa portantă necesară unui elicopter sau a altui tip de aeronavă, putând dezvolta această forţă şi când nu este angrenată de motor, întrând în autorotaţie, aparatul aterizând în deplină siguranţă când motorul este oprit sau defect. SINCROPTER -aeronavă rezultat al combinării elicopterului cu rotoare coaxiale şi a elicopterului cu rotoare alăturate. ZBOR LA PUNCT FIX -regim în care elicopterul se menţine la o anumită înălţime faţă de sol fără a înainta, e important în operaţiuni speciale (salvare, remorcare, desant aeropurtat şi antisubmarin etc.). determinarea unui sistem optim pentru detectarea defectelor din materialele compozite încă din faza incipientă. În realizarea acestei lucrări doctorale se parcurge sistematic un traseu de cercetare teoretic şi experimental. Acesta porneşte de la general cu studiul metodelor de defectoscopie cunoscute și utilizate la ora actuală, se continuă cu studiul senzorilor și sistemelor de senzori care pot fi integrate în materialele compozite cu precădere a celor utilizate în industrie. Se fac teste experimentale utilizând trei metode diferite de detectare a defectelor și în final se elaborează o analiză multicriterială pentru identificarea metodei optime de detectare a defectelor care poate fi utilizată atât în controlul defectoscopic cât și în monitorizarea în timp real.

LISTĂ FIGURI

Lucrarea de cercetare teoretică şi experimentală, este structurată pe 6 capitole în care se parcurge gradual subiectul de cercetare ştiinţifică. Se începe cercetarea cu o introducere în temă şi se finalizează cu prezentarea sistemică a concluziilor generale și descrierea contribuţiilor originale.

Primul capitol intitulat "Introducere" prezintă sistematic importanţa efectuării lucrării de cercetare pentru domeniul industrial.

În Capitolul doi, "Stadiul actual al cercetării în domeniu" prezintă sinteza stadiului actual al cercetărilor privind metodele de detectarea a defectelor, metodele de analiză a calității funcționării și descrierea detaliată a conceptului de monitorizare a integrității structurilor.

Capitolul trei intitulat "Obiectivele tezei de doctorat" prezintă atât motivaţia efectuării lucrării ştiinţifice de cercetare cât și obiectivele tezei de doctorat. Acestea sunt reflectate prin studii teoretice, metode de simulare şi cercetări experimentale privind comportamentul materialelor compozite stratificate armate cu fibre de carbon.

În Capitolul patru: "Contribuții la modelarea și simularea de structuri" care este structurat pe şapte subcapitole se analizează următoarele faze de cercetare teoretică:

 studiul și analiza plăcilor plane dreptunghiulare cu precădere al stratificatelor compozite;

 simularea comportamentului compozitului stratificat armat cu fibră de carbon în condiții de solicitare la încovoiere în 4 puncte;

 comportamentul mecanic unei pale de elicopter ușor în diferite scenarii de simulare a zborului (zbor staționar, zbor cu înaintare, încărcarea greutății proprii);

Capitolul 1. Introducere 13 Capitolul cinci intitulat "Contribuții experimentale" este divizat în trei subcapitole. În subcapitolul 5.2, "Proiectarea experimentului" este prezentată structura etapelor parcurse în cadrul testelor experimentale pentru determinarea caracteristicilor mecanice ale compozitului stratificat armat cu fibre de carbon la două categorii de încercări mecanice: încovoiere în 4 puncte și tracțiune. În scopul detectării defectelor interne ale materialului în timpul experimentului s-au utilizat trei metode de defectoscopie: tensometria electrorezistivă, metoda acustică și termografia IR. Încercările mecanice la încovoiere în 4 puncte au fost efectuate, pe maşina de încercare tip ZWICK/ROELL Z 300, iar pentru testele la tracțiune s-a utilizat mașina de încercări la tracțiune/compresiune tip ZWICK/ROELL Z010, ambele instalații fiind în laboratorul "Groupe d'Etude de Materiaux Heterogenes" din cadrul departamentului "Genie Civil d'Egletons" al Universităţii din Limoges, Franța. De asemenea toate sistemele de detectare a defectelor utilizate (mărci tensometrice, senzori acustici, camera de termografie IR) aparțin aceluași laborator de încercări mecanice din Egletons.

În Capitolul șase intitulat "Concluzii" se prezintă concluziile obţinute în urma cercetării ştiinţifice teoretice şi experimentale, elementele de originalitate şi contribuţiile aduse de autor în cadrul tezei doctorale. Totodată se evidenţiază valorificarea cercetării şi diseminarea rezultatelor prin participarea la conferinţe internaţionale şi publicarea de articole în reviste de specialitate.

Bibliografia inclusă la sfârşitul tezei doctorale prezintă lucrările, articolele şi sursele de informaţii utilizate pe perioada cercetării.

De asemenea, teza de doctorat cuprinde la sfârşit şi un număr de anexe necesare calculelor, prezentate sub forma de tabele şi grafice.

În primul rând doresc să mulţumesc, în mod deosebit, conducătorilor ştiinţifici ai tezei de doctorat, Prof.univ.dr.ing. Ileana Constanţa Roşca şi Prof.univ.dr. ing. Octavian Pop pentru contribuţia deosebită la formarea, coordonarea şi ajutorul acordat pe toată perioada elaborării tezei de doctorat.

Mulţumesc colectivului de profesori: Prof.univ.dr.ing. Luciana Cristea, Prof.univ.dr.fiz. Sorin Zamfira, şef lucr. dr. ing. Barbu Braun, şef lucr. dr. ing. Cornel Drugă din cadrul Departamentului Design de produs, Mecatronică şi Mediu, Universitatea Transilvania din Braşov.

Mulţumesc cadrelor didactice și personalului tehnic de la Universitatea din Limoges, Franța pentru susținerea din perioada stagiilor efectuate acolo.

Studii și cercetări privind detectarea defectelor în structuri

Diana Cătălina CAZANGIU 16 Evaluarea defectelor este un proces care se utilizează pentru a se putea estima durata de viață rămasă a unei componente/structuri a cărei performanta trebuie să rămână peste pragul stabilit. Sistemele de evaluare a defectelor utilizează informații legate de dimensiunile și localizarea defectului.

Estimarea duratei de viață rămasă a structurii are la bază un model predictiv care achiziționează atât de la sistemul de monitorizare a uzurii cât și de la sistemul de monitorizare a calității structurilor, informații referitoare la condițiile de mediu și la gradul de solicitare care ar putea afecta structura în timp.

Apariția unui defect este caracteristică oricărei componente/structuri a cărei utilizare este afectată într-o oarecare măsură.

În sfera industrială, procedeul de monitorizare a integrității structurilor se poate aplica atât în ingineria civilă cât și în domeniul mecanic. Se pot monitoriza o serie de structuri din domeniul industrial, cum ar fi:  poduri și drumuri;  clădiri și stadioane;  aeronave;  vase și platforme marine;  turbine eoliene, etc.

După [Worden et al, 2007] s-a afirmat că această tehnică de monitorizare a integrității structurilor a avut la bază o serie de axiome fundamentale sau principii generale. Dintre acestea se pot enumera:  Axioma I: Toate materialele au imperfecțiuni sau defecte;  Axioma II: Pentru a se evalua un defect este necesar să se facă o comparație între două stări diferite ale sistemului;  Axioma III: Identificarea existenței și locului defectului se poate face într-un mod neasistat dar identificarea tipului de defect și severitatea acestuia se poate face doar în mod asistat;  Axioma IV: Senzorii nu pot măsura defectul. Extragerea trăsăturilor prin procesarea semnalului și clasificarea statistică trebuie să transforme datele furnizate de senzori în informații despre defectul respectiv;  Axioma V: Scalele de lungime și timp asociate cu inițierea defectului și evoluția acestuia determină proprietățile necesare ale unui sistem de monitorizare a calității structurilor;  Axioma VI: Există un compromis între sensibilitatea unui algoritm de identificare a defectului și capacitatea de îndepărtare a zgomotului;  Axioma VII: Mărimea defectului care poate fi detectată de modificările dinamicii sistemului este invers proporțională cu ordinul de frecvență al excitației.

În practică, se pot întâlni o serie de circumstanțe care pot conduce la apariția unui defect într-o structură. În acest context, defectele pot fi:

 structurale;  funcționale.
Defectele structurale pot rezulta în urma procesului de proiectare (proiectare greșită) sau în urma prelucrării (prelucrare incorectă, alegerea materialului nepotrivit, etc.).

Defectele funcționale sunt acelea care se referă la starea funcțională a unei structuri. De regulă, acest tip de defecte nu se întâlnesc în faza incipientă (proiectare și prelucrare). Acestea apar și se propagă în timp, datorită oboselii și coroziunii materialului din care este fabricată structura, și dacă nu sunt detectate la timp pot afecta structura în mod permanent.

Conform SR ISO 9000 -2000, defectul este definit ca "nesatisfacerea unei cerințe sau a unei așteptări rezonabile privind utilizarea prevăzută, inclusiv a celor referitoare la securitate".

Deoarece defectele unei structuri determină într-o anumită măsură calitatea structurală și funcțională a acesteia, detectarea, măsurarea, evaluarea și analiza defectului constituie o premise importante pentru estimarea nivelului de calitate a unei anumite structuri. Cunoașterea și evaluarea defectelor presupune parcurgerea mai multor etape, ca [Pană & Pastramă, 2004]:

 cunoașterea tipurilor de defecte care se pot întâlni în cadrul unei structuri raportate la natura materialului structurii, de modul de proiectare al acesteia, de procesul tehnologic de prelucrare a componentelor unei structuri;

 cunoașterea metodelor de detectare a defectelor și a localizării acestora;

 localizarea defectelor apărute în structură raportate la un sistem de referință ales;

 măsurarea și estimarea formei și volumului unui defect;

 estimarea vitezei de evoluție în timp, de propagare a defectelor (defectele bidimensionale, cum ar fi fisurile, au viteza de propagare mai mare decât defectele cele tridimensionale);

 compararea caracteristicilor reale ale structurii afectate de prezența defectelor detectate cu valorile stabilite la proiectare sau prescrise pentru acele caracteristici;

 analizarea modului în care defectele inacceptabile pot sau nu fi remediate.

Studii și cercetări privind detectarea defectelor în structuri

Diana Cătălina CAZANGIU 18 Conceptul de defect este general și poate fi extins pe o plajă largă de domenii. Drept urmare, pentru a se efectua o analiză a comportării structurilor, din punct de vedere al siguranței în funcționare, este necesar să se realizeze o identificare corectă a defectelor apărute în structuri și a cauzelor acestora.

Astfel, un defect fizic (structural) apare atunci când structura nu mai este aptă de funcționare, sau nu mai este operațională.

Conform [Pană & Pastramă, 2004] defectele fizice (structurale) pot fi clasificate după o serie de criterii, conform Tabelului 2.1.

Defect de formă și poziție relativă a suprafețelor

Este abaterea formei suprafeței reale fată de forma suprafeței nominale sau abaterea formei profilului real fată de forma profilului nominal.

Abatere de la calitatea suprafețelor

Este abaterea de la calitatea standard a suprafeței piesei/structurii exprimată prin valoarea rugozității.

Defect de structură

Este reprezentat de lipsa unei/sau mai multor componente din ansamblul unei structuri.

Abatere de la compoziția chimică și gradul de puritate Este un defect ce caracterizează materialul din care este realizată structura și se referă la abaterea față de compoziția chimică standard a materialului.

Abatere de la caracteristicile mecanice

Este reprezentată de orice abatere de la caracteristicile mecanice ale materialului structurii.

Discontinuitate

Este considerată o intermitență sau o lipsă de continuitate în funcționarea unei structuri.

3

Gradul de accesibilitate la detecție

Defect exterior Este de regulă situat la suprafața structurii și sunt ușor accesibile.

Defect interior

Acesta poate fi situat pe suprafețele interioare sau pe interiorul pereților unei componente la o adâncime de suprafața accesibilă.

Defect greu detectabil

Este considerat acel defect care nu poate fi detectat prin metodele clasice standard.

4

Frecvența de apariție raportată la un lot sau la o singură piesă Defect fără tendințe de propagare

Este acel defect care nu se dezvoltă (propagă) în timpul exploatării structurii.

Defect cu tendință de propagare

Acesta este reprezentat de un defect care se propagă în materialul structurii până la ruperea acesteia. Poate fi defect bidimensional sau tridimensional (fisură, crăpătură, delaminare) În industria aerospațială dar și în transporturi rutiere se întâlnesc cu precădere structuri laminate pe bază de oțel, aluminiu sau aliaje, materiale compozite și materiale avansate, table, benzi, țevi, etc. Defectele de laminare sunt reprezentate de orice abatere de la dimensiunile, forma, masa, aspectul exterior și mini structura prevăzute în standardele tehnice ale acesteia.

Terminologia, clasificarea și simbolizarea defectelor privind produsele laminate și trase din oțel au fost standardizate, ele fiind cuprinse în STAS 6656 -80, în șase grupe (Tabelul 2.2, și Tabelul 2.3).

Tabel 2.2. Clasificarea standard a defectelor privind produsele laminate și trase din oțel .

Cod

Categorii de dedefecte

Denumire defect Descriere DL1 Defecte de suprafață Crăpături superficiale, încrețituri (DL132) -fisuri capilare -crăpături fine, observabile numai pe suprafață neoxidată; -fisuri -pentru crăpături fine; -crăpături -atunci când compactitatea oțelului este deteriorată prin despicare. Pelicule,solzi, -părți de materiale cu grosimi relativ mici aplatizate prelaminate pe suprafața prefabricatelor care prezintă aderență slabă sau parțială pe materialul de bază.

Inegalități de suprafață (DL12)

-denivelări superficiale generalizate sau localizate. Inegalitățile superficiale pot fi provocate de defectele de suprafață ale lingoului, de calitatea și uzura cilindrilor de laminare. Cauzele apariției oblicității sunt: -laminarea într-un calibru cutie mai mare decât cel adecvat; -distanța prea mare dintre fălcile de ghidare; -poziția oblică a cutiei față de fălcile de ghidare; Răsucire (DL213) Răsucirea se poate produce imediat după introducerea barei între cilindrii. Factorul principal care provoacă răsucirile este instabilitatea barei introduse între cilindrii din cauza raportului prea mare între axa orientată vertical și cea orientată orizontal a secțiunii transversale. Bavurile sunt principalele defecte care provin din nerespectarea tehnologiei de laminare. Acestea sunt prezentate sub forma unor proeminențe relativ înguste și prelungite în lungul produsului laminat, pe ambele părți sau numai pe o parte.

Studii și cercetări privind detectarea defectelor în structuri

Cauzele apariției bavurilor sunt:

-supraumplerea calibrului datorită unei lățiri prea mari din calibrul anterior; -reducerea prea mare în calibrul în care se formează bavura; -fălcile de ghidare sau axul cutiei de ghidare cu role sunt deplasate față de axa calibrului. Stratificări (DL 314) -apariția de straturi separate prin crăpături orientate de obicei paralel cu planul de laminare ;

Crăpături, spărturi, rupturi (DL321-322-323)

-crăpături provenite din suduri la rece și întreruperi de turnare; -crăpături termice; -crăpături prin laminare în calibre; -crăpături și ruperi interne; -spărturi.

DL4

Abateri ale compoziției chimice și purității

Compoziții chimice necorespunzătoare (DL411)

Compoziția chimică necorespunzătoare este atunci când conținutul privind unul sau mai multe elemente depășește valoarea din compoziția chimică prescrisă.

Segregații (DL412) Aprecierea gradului de segregare se face cu ajutorul unor etaloane, prin comparație.

Material amestecat (DL413) -Incluziuni macroscopice (de natură metalică și nemetalică) (DL42) -DL5

Abateri ale caracteristicilor mecanice și fizice

Fragilitatea la cald -este cauzată de conținutul de sulf și oxigen (DL521), de conținutul de cupru (DL522), de structura bifazică a oțelului (DL523).

Fragilitatea la rece -este determinată de nitrura de aluminiu (DL524)

Abateri ale caracteristicilor mecanice și proprietăți tribologice (DL51) -Îmbătrânirea (DL521)

-se manifestă după deformarea plastică la cald sau la rece într-un interval de timp care depinde în cea mai mare parte de condițiile de temperatură. Fenomenul de decarburare se manifestă la încălzirea oțelurilor prin scăderea conținutului de carbon în zonele de suprafață.

Studii și cercetări privind detectarea defectelor în structuri

Conform STAS 6656-80, defectele tablelor și benzilor laminate la cald se pot clasifica astfel:

DL1 Defecte de suprafață

Defectele de suprafață pot apărea datorită stării cilindrilor de laminare, armăturilor de la caje, rolelor și instalațiilor auxiliare.

 Pelicule, coji, așchii, solzi (DL11)

Defectele profilurilor și sârmelor laminate la cald sunt clasificate în mai multe categorii principale, după STAS 6656-80, și sunt prezentate în Tabelul 1.3. -straturi superficiale, cauzate de incluziuni de materiale nemetalice apropiate de suprafața tablei sau benzii, care se întind sub formă de fâșii sau pete mai late sau mai înguste, în direcția laminării.

Pete și depuneri de la tratamente termice, reziduuri de la decapare (DL117) -Rugozitate (DL121)

Cauzele principale ale lipsei de netezime sunt: -suflurile marginale prea apropiate de suprafața lingoului, care se deschid în timpul încălzirii și laminării; -duritatea insuficientă a cilindrilor; -rectificarea neîngrijită a cilindrilor.

Adâncituri, amprente, proeminențe (DL122) -Pori de decapare (DL133) -Pe lângă oțel, aluminiu sau alte aliaje metalice, în majoritatea domeniilor industriale dar și în aria civilă se utilizează din ce în ce mai mult materialele compozite.

Structura unui "material compozit" este caracteristică multor produse naturale, ceea ce explică rezistența mecanică deosebită a acestora. De asemenea, se știe faptul că aliajele metalice prezintă proprietăți net superioare față de cele ale componentelor constituente. Același lucru se întâmplă și în cazul materialelor compozite ceramice sau polimerice.

Conform [Bejinaru Mihoc et al, 2010] și [Mazumdar, 2002] un material compozit este alcătuit dintr-o matrice în care este dispersat agentul de armare sau agentul de umplutură.

Materialele compozite metalice înlocuiesc adesea compozitele polimerice, deoarece rezistă mai bine la temperaturi înalte și nu sunt inflamabile sau higroscopice.

Studii și cercetări privind detectarea defectelor în structuri

După [Kaw, 2005] și [Matthews & Rawlings, 1999] defectele specifice ale materialelor compozitelor metalice sunt:

 micro cavități de contracție, specifice compozitelor turnate: în aliajele obișnuite, având un coeficient de contracție la solidificare de 3...6%, prezența particulelor sau fibrelor în matrice frânează procesul de compensare a golurilor de contracție cu material lichid din zonele adiacente;

 sufluri, caracteristice compozitelor obținute prin procedeul "Vortex" de înglobare a materialului complementar, când, o dată cu acesta, sunt antrenate în baia metalică și gaze din mediul înconjurător;

 aglomerări de particule sau fibre discontinue, care apar la o dispersare insuficientă a materialului complementar;

 segregații ale materialului dispersat, produse în urma flotării sau sedimentării particulelor sau fibrelor discontinue cu densități diferite de cele ale matricelor sau în timpul procesului de solidificare, în urma rejecției în fața frontului de fază solidă;

 deteriorarea materialului complementar prin procese de dizolvare și topire sau în urma unor reacții chimice intense la interfață;

 fragmentarea fibrelor în timpul infiltrării sau al amestecării cu matricea în stare semisolidă;

 fisuri, crăpături la cald, din cauza tensiunilor interne apărute la răcirea aliajelor turnate, respectiv frânării contracției;

 porozitatea, specifică materialelor compozite obținute prin tehnica metalurgiei pulberilor.

Defectul funcțional apare în momentul în care structura este operațională dar nu își poate realiză funcția specificată. Acest tip de defecte pot fi clasificate în două mari categorii:

 defecte permanente;

 defecte tranzitorii.

Defectele permanente sunt cauzate de avarierea permanentă a una sau mai multor componente ale unei structuri. Pentru remedierea acestor defecte este necesară înlocuirea componentei sau a componentelor avariate.

Defectele temporare (tranzitorii) sunt de durată limitată fiind cauzate de nefuncționări temporare ale componentelor sau de interferențe externe, structura revenind la parametrii normali de funcționare fără o intervenție externă. Multe dintre defectele funcționale apar datorită erorilor din faza de proiectare dar și din alte cauze cum ar fi: oboseala materialelor, condițiile de mediu în care este exploatată structura și cauze accidentale.

Din literatura de specialitate [Reifsneider, 1991], s-a afirmat că materialele rezistă la solicitări variabile mai puțin decât la solicitări statice, datorită fenomenului de oboseală a materialelor; valorile caracteristicilor de rezistență a materialelor scad datorită solicitărilor variabile.

Conform [Reifsneider, 1991] acest fenomen a fost prima dată studiat de către cercetătorul german August Wohler (1819 -1914). Acesta a demonstrat că cedarea prin oboseală se produce prin propagarea unei fisuri inițiale la suprafața structurii datorită unor defecte, concentratori de tensiune. După [Reifsneider, 1991] rezistența la oboseală se definește ca fiind cea mai mare valoare a tensiunii maxime la care materialul nu se rupe.

În figura 2.1 [START_REF] Stepinski Tadeusz | Advanced Structural Damage Detection: From Theory to Engineering Application[END_REF] este prezentată o schemă de interconectare multi-domeniu în realizarea sistemelor SHM. Se pot identifica cele 4 domenii esențiale atât pentru analiza defectelor cât și pentru evaluarea acestora în vederea obținerii unei prognoze privind starea de sănătate a structurii. După cum se observă în figura 2.2, alături de cele două domenii principale, un rol important îl joacă alegerea senzorilor și actuatorilor potriviți pentru a culege informații de la structurile vizate. De altfel, între procesul de monitorizare a sănătății structurale (SHM) și cel al detectării și analizei defectelor (DAD) există o strânsă interdependență. Deci, nu se poate vorbi despre procesele SHM fără să se implice procesele DAD și invers. În final, detectarea și analiza defectelor are un rol esențial în procesul de estimare a duratei de viață a unei structuri. În mod normal, fisurarea apare sub acțiunea tensiunilor ciclice de valori cu mult sub limita de curgere statică a materialului din care este fabricată structura. Fisurile de oboseală se inițiază și se propagă în regiuni în care deformația este maximă (zone cu defecte structurale).

Durata de viață la oboseală a unei structuri este furnizată de numărul de cicluri de solicitare după care se produce ruperea. Acest număr este o funcție de mai multe variabile și de aceea proiectanții preferă să se bazeze mai mult pe experiența cu componente similare din exploatare, decât pe rezultatele încercărilor de laborator.

Prelucrarea semnalelor este o tehnologie care se bazează pe resursele date de electronică, informatică și fizica aplicată și are ca scop generarea și interpretarea semnalelor.

Analiza semnalelor este procesul prin care un semnal analogic este preluat din mediu, convertit în semnal digital și căruia i se aplică o serie de algoritmi matematici în scopul extragerii informației conținute de acesta [Zamfira, 2003]. Acest proces se realizează cu ajutorul sistemelor numerice de achiziție și prelucrare a datelor (calculator, microcontroler, procesor de semnal, interfață și sistem de achiziție).

Este acceptat pe scară largă că operația de întreținere a structurilor are rolul de a asigura integritatea și funcționarea acestora. Rolul sistemelor SHM sunt strâns legate de procesul de diagnoză a structurii și conduce în mod implicit la estimarea duratei de viață a unei componente/structuri din cadrul unui sistem.

Defectele, sănătatea și monitorizarea structurilor pot fi descrise printr-o serie de definiții.

Astfel, sănătatea reprezintă capacitatea unei structuri de a-și menține integritatea până la sfârșitul vieții sale; monitorizarea procesul de diagnosticare a structurii în vederea identificării defectelor iar defectul poate fi descris ca o deteriorare materială, structurală și funcțională. Integritatea structurală este condiția la limită între siguranța și deteriorarea structurilor inginerești.

Există diferite conotații ale termenului "defect" în structurile mecanice, prin acesta înțelegându-se o imperfecțiune care afectează condițiile funcționale și de lucru ale structurilor inginerești. O definiție mai precisă a acestui termen poate fi furnizată prin analiza sistemului.

Conform teoriei sistemelor, structurile pot fi modelate ca sisteme care au intrări, sub formă de excitații (forță, presiune, accelerație, etc.) și ieșiri sub formă de semnale măsurabile. În acest context, defectul poate fi considerat ca o excitare adițională care rezultă din fluxul de energie și

Studii și cercetări privind detectarea defectelor în structuri

Diana Cătălina CAZANGIU 28 transformarea acesteia, conducând la modificări vizibile ale semnalului de ieșire. Altfel spus, procesul de detectare a defectelor este o problemă inversă; în prima etapă se măsoară semnalele de ieșire și în etapa următoare se detectează defectul. Din punct de vedere structural, defectul poate fi privit ca o modificare a proprietăților materialului și/sau a parametrilor fizici ai structurii. Aceste proprietăți și parametrii pot fi modificate datorită sedimentării și plasticității materialului sau oboseală și coroziunea acestuia. În acest caz, detectarea defectelor devine o problemă de identificare. Proprietățile materialului și parametrii fizici trebuie să fie extrase pentru a se putea evalua defectul. În ultimii zece ani, s-au dezvoltat diferite metode de detectare a defectelor din structuri. [START_REF] Staszewski | Signal processing for damage detection[END_REF] și pe mașini de învățare [START_REF] Worden | Natural computing for mechanical system research: A tutorial overview[END_REF]. Prin intermediul metodelor modale se poate monitoriza întreaga structură, prin detectarea modificării frecvențelor naturale, fiind mai ridicate la amortizare sau prin detectarea vibrațiilor modale.

Motivația introducerii sistemelor SHM în domeniul industrial

Evaluarea și cunoașterea în timp real a integrității și sănătății structurilor este un obiectiv foarte important pentru producători, utilizatori dar și echipele de întreținere. Astfel, monitorizarea sănătății structurale oferă o serie de avantaje, ca:

 utilizarea optimă a structurilor, reducerea perioadelor de nefuncționare și evitarea accidentelor datorate structurilor care operează în condiții de nesiguranță;

 producerea unor modificări drastice în organizarea muncii și a serviciilor de întreținere, cum ar fi:

înlocuirea inspecției de întreținere periodică a structurii cu mentenanța automatizată pe termen lung;

reducerea drastică a implicării factorului uman și în consecință a erorilor umane îmbunătățind astfel siguranța și fiabilitatea structurilor.

Studii și cercetări privind detectarea defectelor în structuri

Diana Cătălina CAZANGIU 30

Conform [START_REF] Balageas | Structural Health Monitoring[END_REF] îmbunătățirea siguranței structurilor este o motivație puternică în special după unele accidente spectaculoase datorate:

 întreținerii nesatisfăcătoare a structurilor din domeniul aerospațial (Fig. 2.4);

 proceselor de prelucrare prost controlate. A doua motivație importantă în cadrul utilizării sistemelor SHM este criteriul economic.

Astfel, pentru structurile care conțin sisteme SHM costurile de întreținere și fiabilitatea se mențin constante, în timp ce la structurile clasice, fără sisteme SHM, costurile de întreținere cresc iar fiabilitatea scade. Acest lucru este foarte bine prezentat în graficul din figura 2.5.

Impactul economic al introducerii sistemelor SHM la aeronave nu este ușor de evaluat.

Acesta depinde de condițiile de utilizare și astfel este dificil de apreciat impactul asupra costurilor de fabricație ale structurii.

Pe de altă parte, este mai ușor de evaluat timpul economisit de întreținerea bazată pe introducerea sistemelor SHM. Tot în domeniul aeronautic, există și un avantaj pentru producători. Ținând cont de prezența senzorilor din stadiul de proiectare este posibilă o reducere a limitelor de siguranță în unele zone critice. Reducerea greutății structurilor poate conduce la construcția unor aeronave de mare performanță, cu consum redus de combustibil și care pot zbura pe distanțe mari. În ultimii 30 ani, sistemele de monitorizare a calității structurilor au primit o atenție considerabilă în literatura tehnică dar și în cadrul aplicațiilor din industria aeronautică.

În [Doebling et al., 1990], [Sohn et al., 2003] și [START_REF]State of the art in monitoring rotating machinery, part 1 and 2[END_REF] se precizează că, în primele etape ale dezvoltării sistemelor clasice SHM, identificarea defectelor determinate de răspunsul dinamic al sistemelor s-a efectuat în mod calitativ prin utilizarea tehnicilor acustice.

Mai târziu, dezvoltarea ipotezelor care au stat la baza sistemelor SHM a fost cuplată cu evoluția, miniaturizarea și reducerea costurilor dispozitivelor hardware de calcul digital.

Între anii 1970 -1980, în industria petrolieră s-au făcut eforturi considerabile de a dezvolta metode de detectare a defectelor bazate pe controlul vibrațiilor care au fost introduse în cadrul platformelor de forare din larg. Problema detectării defectelor a ridicat numeroase dificultăți datorită faptului că locația defectului nu era cunoscută și deoarece anumite zone ale structurii nu erau pregătite pentru măsurători. Pentru a eluda aceste neajunsuri, s-a adoptat o metodologie obișnuită care presupunea simularea defectelor din structură cu ajutorul unor modele numerice, examinarea variațiilor de frecvență de rezonanță care produceau modificări ale structurii simulate și corelarea acestor modificări cu cele reale, măsurate pe platformă.

Studii și cercetări privind detectarea defectelor în structuri

Diana Cătălina CAZANGIU 32

Conform [Doebling et al., 1990], s-au întâmpinat o serie de probleme practice incluzând dificultățile de măsurare cauzate de zgomotul mașinilor de pe platformă, mediul ostil dar și variația nivelului de stocare al fluidului. Datorită acestor impedimente, această tehnologie a fost abandonată la începutul anilor 1980.

În perioada situată între sfârșitul anilor 1970 și începutul anilor 1980, comunitatea aerospațială a făcut numeroase demersuri în studiul metodelor de identificare a defectelor pe baza controlului vibrațiilor.

Conform [Farrar & Worden, 2007], încă de la jumătatea anilor 1990, studiul identificării defectelor la materialele compozite a fost motivat de dezvoltarea recipientelor de combustibil realizate din material compozit utilizate la vehiculele de lansare reutilizabile. Mecanismele de producere a ruperii materialelor, ca delaminarea cauzată de impact, pentru materialele compozite, sunt semnificativ diferite de cele existente în cazul structurilor metalice. Mai mult decât atât, problema recipientelor de combustibil din compozit a prezentat o serie de provocări deoarece sistemele senzoriale introduse nu trebuia să producă scântei. Acest impediment a condus, mai târziu, la dezvoltarea unor sisteme de senzori pe bază de fibră optică.

[ Sohn et al., 2003] a arătat că au existat o serie de preocupări în identificarea tehnicilor de adaptare a sistemelor SHM în aplicațiile din domeniul aeronautic. Aceste preocupări au inclus dezvoltarea metodelor de definire a numărului optim al senzorilor și localizării acestora, identificarea trăsăturilor semnificative la un nivel minim al defectului, capacitatea de a discrimina variațiile trăsăturilor cauzate de defect de cele cauzate de factorii de mediu, dezvoltarea unor metode statistice de a discrimina trăsăturile corespondente structurilor nedeteriorate de cele ale structurilor cu defecte și performanța studiilor comparative a unor metode diferite de identificare a defectelor aplicate pentru un set de date.

După anul 2000, s-a observat o preocupare continuă în dezvoltarea sistemelor SHM avansate, în cadrul aplicațiilor din domeniul aerospațial.

Conform [Cazangiu & Roșca, 2013], o serie de cercetători au utilizat metoda bazate pe emisie acustică (AE), pentru detectarea defectelor din zona trenului de rulare al unui elicopter.

Senzorii AE sunt de regulă utilizați pentru a detecta și monitoriza în timp real undele ultra sonice care sunt produse de modificările din interiorul unei structuri. Utilizând principiul triangulației, senzorii AE atașați de suprafața structurii sau integrați în material pot determina locația fisurii care se produce în interiorul structurii. Semnalele de emisie acustică detectate de Senzor de emisie acustică utilizat în cadrul sistemului SHM montat în structura elicopterului, după [Cazangiu & Roșca, 2013].

Fig. 2.7

Utilizarea metodei de emisie acustică ca metodă SHM pe un avion de luptă supus unor teste de oboseală, după [Cazangiu & Roșca, 2013].

Conform [START_REF] Chambers | Durability Testing of an Aircraft Structural Health Monitoring System[END_REF] s-au efectuat o serie de teste de durabilitate pe aeronavele comerciale. Utilizând standardele existente de durabilitate ale aeronavelor comerciale și militare,

Studii și cercetări privind detectarea defectelor în structuri

Diana Cătălina CAZANGIU 34 s-au dezvoltat o serie de teste specifice pentru evaluarea sistemelor SHM. Testele s-au efectuat pe senzori PZT montați pe suprafața unor epruvete din Aluminiu. De asemenea, s-au efectuat și teste de mediu pentru a se observa influența factorilor de mediu asupra sistemelor SHM. După [Cazangiu & Roșca, 2013], cercetătorii din China au propus utilizarea unei rețele de senzori piezoelectrici (PZT) (Fig. 2.8) pentru detectarea defectelor în structurile aerospațiale.

Cercetările au fost efectuate în China, la Universitatea din Nanjing și s-a adoptat o metodă de detectare a defectelor bazată pe teoria undelor Lamb combinată cu metodele clasice de prelucrare a semnalului.

Fig. 2.9. Montajul realizat pentru determinarea comportării la impact a structurii aeronavei, după [Cazangiu & Roșca, 2013].

Sistemul SHM propus a fost aplicat pe o structură de aripă din material compozit în vederea estimării impactului și delaminării. De asemenea, s-au utilizat senzori FBG (Fiber Bragg Grating) pentru monitorizarea temperaturii și a eforturilor din structura aeronavei.

De asemenea, au fost efectuate o serie de cercetări în ceea ce privește sistemele SHM introduse în aplicațiile din industria aerospațială [Cazangiu & Roșca, 2013]. S-au utilizat senzori FBG, montați în diferite locuri pe componentele aeronavei pentru a măsura deformația locală.

Astfel, s-a propus un sistem constituit din 4 senzori, un sistem de interogare -demultiplexare de mare viteză, un sistem de achiziție de date și un sistem de procesare a semnalelor. Acest sistem SHM propus a fost aplicat pe o structură de aripă din compozit CFRP (fibră de carbon ranforsată cu plastic).

Alți cercetători au utilizat metoda termografică pentru detectarea delaminării dintr-un panou de compozit CFRP din fuzelajul unui elicopter AW 139 [Cazangiu & Roșca, 2013].

De asemenea s-a propus și utilizat un montaj experimental constituit dintr-o cameră cu infraroșu SC 5600 FLIR, lămpi cu halogen și un computer pentru procesarea datelor. Lămpile cu halogen au fost utilizate pentru a excita suprafața epruvetei în timpul experimentelor. Astfel, s-a măsurat delaminarea care s-a produs în interiorul materialului epruvetei. 3-panou compozit, 4-computer, după [Cazangiu & Roșca, 2013].

După această privire de ansamblu asupra tendințelor curente în introducerea sistemelor SHM în aplicațiile din domeniul aerospațial, se poate afirma că, la nivel global, cercetătorii sunt din ce în ce mai preocupați de dezvoltarea unui sistem senzorial inteligent integrat pentru detectarea defectelor și furnizarea unei prognoze asupra stării sănătății structurale.

Studii și cercetări privind detectarea defectelor în structuri

Diana Cătălina CAZANGIU 36 S-a concluzionat că utilizarea sistemelor SHM în cadrul unei drone este mult mai facilă decât instalarea acestora pe aeronave comerciale și de luptă.

La ora actuală, o serie de sisteme SHM inteligente au fost introduse în tehnologia aeronavelor dar un sistem SHM complet și eficient este încă dificil de implementat datorită nivelului de performanță al tehnologiei actuale.

Una dintre acestea este "banda inteligentă" [START_REF] Baker | Composite materials for Aircraft Structures[END_REF]. Aplicarea unor benzi adezive confecționate din materiale compozite avansate pentru a repara sau ranforsa structurile compozite sau metalice este considerată o procedură foarte eficientă. Cu toate acestea, autoritățile aeriene sunt adesea reticente în a certifica utilizarea benzilor compozite aplicate pe structurile primare datorită îngrijorării în ceea ce privește fiabilitatea și durabilitatea benzilor adezive. Abordarea benzii inteligente a fost dezvoltată pentru a atenua aceste preocupări și de a facilita repararea compozitelor din cadrul structurii primare.

Conceptul benzii inteligente constă într-un strat de material compozit lipit cu abilitatea de a monitoriza integritatea structurii, realizând o inspecție continuă a structurii. Acest concept va permite și întreținerea structurii monitorizate înainte de producerea ruperii sau repararea structurii.

Obiectivele specifice ale benzii inteligente sunt:

 detectarea dezlipirii materialului în zona se siguranța a benzii (Fig. 2.11, a) care este inacceptabilă deoarece defectul poate crește foarte repede;

 monitorizarea propagării defectului în zona de toleranță a acestuia unde mărirea defectului este stabilă și lentă.

Defectul din zona de toleranță a acestuia poate consta atât în fisuri sau delaminări în structura de bază compozită sau metalică și de asemenea în dezlipiri ale adezivului sau delaminări ale sistemului tip bandă aplicat.

După [START_REF] Baker | Composite materials for Aircraft Structures[END_REF], cercetările curente sunt focalizate pe evaluarea unei noi tehnici de detectare și unor noi tipuri de senzori care să fie integrați în sistemele de reparare aplicate în scopul detectării și monitorizării dezlipirilor stratului adeziv, delaminării sistemului aplicat, calității lipiturii și vitezelor de creștere a fisurii în substratul metalic de bază.

Cea mai directă abordare pentru a evalua integritatea sistemului inteligent aplicat este de a măsura nivelul solicitării în zona de siguranță (Fig. [START_REF] Baker | Composite materials for Aircraft Structures[END_REF] Conform [START_REF] Baker | Composite materials for Aircraft Structures[END_REF], un alt exemplu de sistem de monitorizare a integrității structurilor este supresia vibrațiilor. Aeronavele de înaltă performanță, în special acelea cu cozi verticale duble ca F/A -18 sunt de obicei solicitate de fenomene aero-elastice (buffeting) când acestea zboară la un unghi mare de atac. Acest tip de aeronave de înaltă performanță sunt adesea forțate să execute manevre care implică unghiuri mari de atac și în aceste condiții se creează vortexuri instabile care provin de la aripă și fuzelaj care afectează cozile duble cauzând o solicitări substanțiale. Aceste solicitări rezultă din tensiunile oscilatorii care pot cauza defecte semnificative induse de oboseală care pot limita capacitățile și disponibilitatea aeronavei.

Astfel, după [START_REF] Baker | Composite materials for Aircraft Structures[END_REF], utilizarea actuatorilor piezoelectrici ceramici în combinație cu controlul structural activ pentru a ameliora defectele induse de fenomenul de buffeting (și de altfel și creșterea duratei de viață a cozilor verticale) este o soluție posibilă în domeniul aerospațial.

Pentru a demonstra această tehnologie, s-a elaborat un test experimental pe o coadă verticală a aeronavei F/A -18. S-au atașat actuatorii ceramici piezoelectrici pe învelișul din material compozit a capătului de tribord, după cum este ilustrat în Figura 2.12. Structura a fost testată într-un stand experimental care genera încărcări statice și dinamice pe cadrul acesteia.

Studii și cercetări privind detectarea defectelor în structuri

Diana Cătălina CAZANGIU

38

Aceste încărcări erau identice cu cele din timpul unui zbor real (cum ar fi manevrele de zbor).

S-a demonstrat astfel că la câștiguri maxime de control sistemul de ameliorare a solicitării cauzate de fenomene aero-elastice a fost capabil să reducă nivelul total al valorii medii pătratice (Root mean square -RMS) a tensiunii în cadrul unei lățimi de bandă de la 0 la 100 Hz.

Testele au fost realizate în condiții diferite de zbor unde în cazul condiției de zbor nominal, tensiunea critică a fost redusă cu 51 % iar în condiții de zbor sever reducerea a fost de 15 %.

Fig. 2.12 Actuatori piezoceramici, lipiți pe învelișul compozit de carbon/epoxy al cozii unui aeronave tip F/A-18 pentru a reduce răspunsul vibrațiilor datorită fenomenelor aero-elastice (buffeting). [START_REF] Baker | Composite materials for Aircraft Structures[END_REF]

STRUCTURI ÎN DIVERSE DOMENII

După [START_REF] Pullan | Structure[END_REF], prin structură de fabricație se înțelege totalitatea mijloacelor materiale și componente nemateriale care concură la realizarea unui produs și care sunt grupate în timp și în spațiu într-un mod bine determinat. Orice structură este alcătuită din componente iar la rândul lor componentele sunt fabricate din materiale. În funcție de utilizarea structurilor, materialele pot fi diverse: materiale naturale (lemn, os, bambus, mușchi, metal), materiale de construcții (beton, asfalt) dar și materiale compozite avansate utilizate în diferite ramuri ale ingineriei.

Capitolul

Stadiul actual al cercetării privind detectarea defectelor în structuri

39

În inginerie și arhitectură, structura este considerată ca un corp sau un ansamblu de corpuri în spațiu care formează un sistem capabil să suporte solicitări. Pentru a-și realiza funcția, fiecare component al unei structuri trebuie să fie destul de robust pentru a suporta propria greutate dar și tensiunile la care structura este supusă fără a-și modifica forma sau dimensiunile, [START_REF] Pullan | Structure[END_REF].

Clasificarea structurilor fizice

Structurile fizice (care se întâlnesc de regulă în arhitectură și inginerie) pot fi clasificate astfel:

 structuri naturale (Fig. 2.13) -acestea se întâlnesc în mod natural în mediul înconjurător (munți, ghețari, etc);

 structuri prelucrate (Fig. 2.14) -acestea sunt proiectate și construite de către om (castele, poduri, etc.). După modul de utilizare, structurile fizice se împart în mai multe categorii, și anume:

 structuri de construcții (Fig. 2.15) -acestea se mai numesc și arhitecturale și se întâlnesc în domeniul ingineriei civile (clădiri, poduri);

 structuri non -construcții (mecanice -Fig. 2.16). Acest tip de structuri se întâlnesc în majoritatea ramurilor ingineriei: domeniul aerospațial, la construcția autovehiculelor și diferitelor ambarcațiuni nautice. Din punct de vedere al proiectării, structurile fizice pot fi:

 structuri masive -Fig. 2.17;

 structuri laminare -Fig. 2.18;

 structuri cu cadre -Fig. 2.19.

Studii și cercetări privind detectarea defectelor în structuri

Diana Cătălina CAZANGIU 42

Structurile laminare sau de tip înveliș își pot menține forma la solicitări chiar dacă nu conțin cadre de susținere sau material masiv. Aceste structuri sunt comprimate într-un strat subțire compus din câteva elemente orientate astfel încât să ofere rezistență și robustețe structurii. Avantajul acestor structuri este că acestea sunt goale înăuntru și pot fi cu ușurință utilizate ca și containere.

Structurile cu cadre conțin un schelet sau cadru de susținere de dimensiuni mai mici sub formă de bare sau tuburi (numite membre) care sunt îmbinate între ele și apoi acoperite cu alte materiale.

Un exemplu de astfel de structură este scheletul uman. În domeniul ingineriei mecanice sau civile se întâlnesc o serie de astfel de structuri, cum ar fi: pereți de susținere, poduri, cadre de bicicletă, caroserii de automobile, diferite componente ale aeronavelor.

La rândul lor, structurile cu cadre pot fi clasificate în [START_REF] Pullan | Structure[END_REF]:

 structuri cu grinzi -au elemente orizontale și verticale îmbinate pentru a forma o rețea;

 structuri suspendate -la acestea greutatea este susținută de cabluri atașate de alte elemente ca stânci, pereți sau poduri.

43

 structuri fixe -care suferă doar deplasări minime, fiind de regulă structuri masive sau de înveliș.

Analizând definiția structurii, se poate afirma că din punct de vedere constructiv la baza oricărei structuri stă materialul. Deci se poate spune că dacă materialul rezistă la solicitări atunci și structura va fi rezistentă și rigidă.

Încă de la sfârșitul anilor 1980, conceptul structurilor și materialelor inteligente a devenit din ce în ce mai prezent în gândirea inginerească. Acest concept a fost utilizat în special în domeniul aeronautic dar și în ingineria civilă.

După cum se observă în figura 2.21, conform [START_REF] Balageas | Structural Health Monitoring[END_REF], conceptul structurilor/materialelor inteligente a fost considerat ca o etapă în evoluția generală a obiectelor (componentelor) prelucrate manual. Se poate observa că există o tendință continuă de la simplu la complex, începând de la utilizarea materialelor omogene, furnizate de natură și acceptate cu proprietățile lor naturale, urmate de multi-materialele (în special materiale compozite) care permit crearea structurilor cu proprietăți adaptate utilizărilor specifice. Conform Figurii 2.22 se poate observa că 50 % din structura aeronavei Boeing 7E7 Dreamliner este alcătuită din material compozite. Este bine de menționat că această aeronavă este prima care a fost echipată cu sisteme SHM, în special sisteme de detectare a impactului.

Următoarea etapă constă în producerea unor noi materiale și structuri cu proprietăți adaptabile la variațiile condițiilor de mediu, care ar trebui să fie sensibile, controlabile și active. Etapa finală către obținerea structurilor inteligente se estimează a fi producerea unor structuri cu proprietăți de auto reparare sau cel puțin proprietăți de atenuare a defectelor. Pentru atenuarea defectelor. Utilizarea actuatorilor din aliaje cu memorie a formei ar putea fi o soluție care să inducă eforturile și să reducă tensiunile din zonele cu concentrații de tensiuni.

METODE DE ANALIZĂ A CALITĂȚII STRUCTURILOR

Conform [Juran, 1988], prin calitatea funcțională unei structuri se înțelege expresia gradului de utilitate a structurii respective, măsura în care, prin ansamblul caracteristicilor sale tehnico-funcționale, psiho-senzoriale și economice, aceasta satisface nevoia pentru care a fost creat și respectă restricțiile impuse de interesele generale ale societății privind eficiența socialeconomică, protecția mediului natural și social.

Calitatea reprezintă inclusiv nivelul tehnic al structurilor/componentelor, deoarece o structură cu performanțe tehnice scăzute, nu poate fi considerată ca fiind de calitate.

Pentru aprecierea sau evaluarea calității, în practică se utilizează parametrii de calitate.

Acestea sunt proprietăți cantitative sau calitative utilizate pentru evidențierea cerințelor de calitate impuse produselor și/sau componentelor lor.

De regulă, în domeniul industrial se utilizează o serie de parametrii de calitate [Juran, 1988], ca: parametrii tehnici, economici, psiho-senzoriali, de disponibilitate, cu caracter social.

Parametrii tehnici se referă la caracteristicile intrinseci ale structurii, menite să satisfacă într-un anumit grad o utilitate. În general, acești parametrii se pot măsura obiectiv, direct sau indirect, cu o precizie suficientă, prin mijloace tehnice. Dintre parametrii tehnici mai semnificativi, o importanță deosebită o au precizia geometrică sau dimensională a structurii/componentei respective și precizia cinematică sau de mișcare.

Parametrii economici reprezintă aspectele de ordin economic ale producerii și utilizării structurilor. Acestea sunt exprimate printr-o serie de indicatori specifici, cum ar fi: costul de producție, prețul, cheltuieli de mentenanță, randamentul, gradul de valorificare a materiilor prime.

Parametrii psiho-senzoriali se referă la efectele de ordin estetic și ergonomic pe care le au structurile asupra utilizatorilor, prin formă, culoare, grad de confort, etc. Aceștia sunt variabili în timp iar aprecierea lor este influențată de factori subiectivi.

Parametrii de disponibilitate reflectă capacitatea structurilor de a-și realiza funcțiile utile de-a lungul duratei lor de viață. Acești parametrii sunt definiți de două concepte fundamentale: fiabilitatea și mentenabilitatea.

După [Juran, 1988], prin fiabilitate se înțelege probabilitatea ca structura respectivă să-și îndeplinească funcțiile cu anumite performanțe și fără defecțiuni un anumit interval de timp și în condiții de exploatare date. Astfel, fiabilitatea devine o mărime care caracterizează siguranța în funcționare a unei structuri inginerești. Între calitate și fiabilitate există o strânsă legătură, fiabilitatea fiind calitatea structurii extinsă în timp.

Mentenabilitatea reprezintă probabilitatea ca în urma unei defecțiuni, starea de bună funcționare să fie restabilită într-un interval de timp dat, adică structura să poată fi reparată cu ușurință. Legat de acest parametru se mai pot defini două noțiuni importante: mentenantă și disponibilitate.

Mentenanța reprezintă activitatea depusă în vederea restabilirii capacității de bună funcționare a structurii după ce s-a produs o defecțiune.

Disponibilitatea se referă la abilitatea unei structuri de a fi repusă în funcționare într-un anumit interval de timp după ce s-a produs o defecțiune.

Parametrii cu caracter social se referă la efectele pe care le au sistemele tehnologice de realizare a structurilor, cât și utilizarea acestora, asupra mediului natural, asupra siguranței și sănătății utilizatorilor.

Analiza calității funcționării unei structuri/componentă este o activitate esențială în cadrul ciclului de asigurare a calității, la nivel companiilor industriale. Activitatea de analiză a calității presupune analiza unei stări actuale necorespunzătoare în scopul identificării modalităților de intervenție pentru a se ajunge la o stare viitoare acceptabilă. Rezolvarea acestor probleme presupune parcurgerea unui ciclu universal, prezentat în figura 2.23.

Studii și cercetări privind detectarea defectelor în structuri

Diana Cătălina CAZANGIU 46

După [Juran, 1988], în derularea acestor procese pot apărea câteva erori ce trebuie evitate:

propunerea greșită a problemei de rezolvat și aplicarea rapidă a unei soluții ce se demonstrează în timp că nu este cea optimă.

Este bine cunoscut că aliajele metalice și materialele compozite pot fi considerate ca materiale ortotrope. În consecință, sunt necesare o serie de metode experimentale care să fie capabile să ofere informații despre starea de tensiuni și deformații a acestora cât și pentru evidențierea mecanismelor de cedare a structurilor. Aceste informații pot fi oferite atât de la suprafața epruvetelor cât și din volumul acestora.

În acest sens cele mai utilizate (și de asemenea cele mai accesibile) metode experimentale achiziționează informații doar de la suprafața unei structuri.  baza de măsurare mai mare de 3 mm, dar nu foarte mare;

 rezistența electrică a traductorului să fie mai mare de 350 ;

 nivelul de excitare să fie mai mic decât 3 V.

În figura 2.24 este prezentat un tip de traductor rezistiv cu fire lipite. O caracteristică importantă a traductoarelor este densitatea de putere, mărime care arată cantitatea de căldură degajată de traductorul rezistiv. Ea depinde de o serie de factorii cum ar fi: dimensiunile rețelei, rezistența traductorului și nivelul de excitare.În funcție de mărimea densității de putere pot apărea sau nu tensiuni locale ce modifică proprietățile materialului structurii. Conform [Szava et al., 2013], principalele erori de măsurare care pot apărea în timpul experimentelor efectuate cu metoda tensometriei electro-rezistive, sunt următoarele:

 nealinierea mărcii tensometrice față de direcția de solicitare, la utilizarea traductoarelor simple;

 efectul sensibilității transversale, care la o creșterea semnificativă a erorilor de la 10% până la 200%;

 măsurarea deformațiilor la suprafața structurii duce la erori suplimentare, deoarece în apropierea suprafețelor exterioare teoria clasică a laminatului nu mai este valabilă și nici ipotezele ce stau la baza calculelor nu mai sunt acceptabile.

 lipirea imprecisă a rozetelor tensometrice ceea ce determină erori de până la 65%.

Măsurările efectuate prin utilizarea traductoarelor tensometrice pe structurile din domeniul industrial și civil, urmăresc trei obiective principale:

 caracterizarea elastică a materialului structurii;

 determinarea tensiunilor din structuri aflate în stare generală de tensiune;

 măsurarea deformațiilor specifice interne, la nivelul componentelor structurii, prin încorporarea traductoarelor rezistive în structura materialului compozit.

b) Metode fotoelastice

Conform [Szava et al., 2013] fotoelasticitatea este una dintre metodele experimentale particulare care oferă un model de analiză a câmpului de tensiuni, acest model fiind alcătuit din materiale transparente care au proprietăți de birefringență accidentală.

Materialele transparente sunt considerate materiale omogene, dar anizotrope din punct de vedere elastic și optic.

Asemenea modele se folosesc și pentru a simula anizotropia compozitelor opace armate cu fibre (bor -epoxy, grafit -epoxy etc).

Modelele bidimensionale se folosesc pentru determinarea distribuției tensiunilor în jurul fibrelor, în planele secțiunilor transversale și longitudinale. Aceste modele sunt folosite și în fotoelasticitatea dinamică, în vederea studierii mecanismelor ruperii și a propagării fisurii la scară micromecanică.

Modelele tridimensionale sunt analizate folosind tehnica "înghețării" tensiunilor. După [Szava et al., 2001], în practică, la unele determinări pe structuri industriale, este utilizată tehnica fotoelasticității prin reflexie. În acest caz, pe suprafața structurii care urmează a fi investigată se fixează o folie fotoelastică prin intermediul unui adeziv reflectorizant. Cu ajutorul unui

Studii și cercetări privind detectarea defectelor în structuri

Diana Cătălina CAZANGIU 50 polariscop, cu reflexie, prezentat în figura 2.28, suprafața structurii este examinată, determinându-se diferența tensiunilor principale în fiecare punct. Folosind un dispozitiv special de compensare se poate determina în fiecare punct de pe suprafața structurii valoarea fracționară N a ordinului de bandă. Utilizând această tehnică se pot pune în evidență zonele maxim solicitate de la suprafața structurii și în anumite situații pot fi localizate anumite deteriorări interne (delaminări, ruperi de fibre). Dacă apar gradienți mari de tensiune în materialul structurii sau dacă în modelele investigate apar stări tridimensionale de tensiuni, fotoelasticitatea tradițională nu mai dă rezultate bune, datorită micșorării sensibilității.

Metodele fotoelastice sunt folosite din ce în ce mai puțin datorită dificultăților întâmpinate la modelare, mai ales în cazul compozitelor opace.

c) Metode Moiré

Conform [Szava e.a. 2013] fenomenul franjelor Moire a fost prima dată descris de Lord Rayleigh în 1874 și apoi de Ringhi în 1887 care a început să analizeze formarea franjelor Moire (Fig. 2.29).

Prin suprapunerea a două rețele de linii paralele se obține o serie de franje, numite Moiré.

Aceste metode oferă posibilitatea determinării și distribuției deformațiilor specifice ale punctelor aflate pe suprafața structurilor, utilizând relații geometrice, fără alte fenomene fizice intermediare.

După [Szava et al., 2001] există trei categorii principale de franje Moire: franje Moire geometrice, franje Moire prin proiecție și franje Moire prin reflexie.

Moiré geometric

O franjă Moiré geometrică constă din două rețele: rețeaua obiect, care se aplică epruvetei sau structurii ce se analizează și rețeaua de referință, având aceeași densitate a liniilor ca și prima [Alămoreanu et. al., 1992].

Rețelele sunt formate din linii paralele, echidistante, de grosime egală cu distanța dintre ele, trasate pe o direcție sau pe două direcții perpendiculare, având densitatea maximă de 400 linii/cm.

Conform [Szava et. al., 2001], măsurarea deplasărilor în plan se face astfel:

 pe suprafața plană și netedă a structurii, se lipește un film pe care există rețeaua obiect;

 rețeaua de referință aflată tot pe un film se suprapune cu emulsia de pe rețeaua obiect, astfel încât cele două rețele să fie paralele fără a produce franje de interferență;

 se încarcă structura și se numerotează franjele obținute;

 se calculează deplasarea într-un punct al structurii, prin efectuarea produsului dintre pasul rețelei și ordinul franjei în acel punct (deplasările pe direcțiile orizontală și verticală se calculează independent).

 Deformațiile specifice se obțin prin derivarea grafică a deplasărilor.

Moiré prin proiecție

După [Szava et al., 2013], această metodă utilizează o singură rețea și permite determinarea unor deplasări normale la suprafața structurii, procedându-se astfel:

 suprafața corpului care se analizează, este acoperită cu vopsea mată, astfel încât proiecția rețelei (umbra ei) să aibă contrast maxim;

 se iluminează rețeaua de la distanță, astfel încât umbra fiecărei linii să fie cât mai îngustă;

Studii și cercetări privind detectarea defectelor în structuri

Diana Cătălina CAZANGIU

52

 se calculează deplasările punctelor de la suprafața structurii pe o direcție normală la suprafață, ținând seamă de faptul că dimensiunile franjelor de interferență sunt proporționale cu distanța de la rețea la suprafața corpului.

Moiré prin reflexie

În cazul celui de al treilea tip de franje Moire, procedeul de lucru este următorul [Szava et al., 2013]:

 se acoperă suprafața compozitului cu un lac reflectorizant;

 se plasează rețeaua în fața structurii și se fotografiază imaginea reflectată, obținând astfel imaginea de referință;

 după încărcarea structurii, fotografiind din nou imaginea reflectată și suprapunând-o peste prima, se obțin franjele de interferență;

 dimensiunile franjelor sunt proporționale cu rotirea suprafeței compozitului în plane perpendiculare pe liniile rețelei;

 se rotește rețeaua cu 90 și se repetă procedeul, obținându-se un nou set de rotiri, care împreună cu primele permit determinarea tuturor curburilor.

d) Metode termografice

După [START_REF] Drăgan | Studii și cercetări privind analiza sistemelor prin termografie[END_REF], termografia este o metodă experimentală utilizată pentru detectarea și analiza deteriorărilor ce pot să apară în materialul unei structuri. Metoda constă în determinarea liniilor izoterme de pe suprafața materialului.

Metoda se bazează pe principiul vizualizării emisiei de căldură, fiind utilizate două procedee: activ și pasiv.

Procedeul activ constă în degajarea căldurii din interiorul corpului în urma unei încărcări ciclice, cantitatea de căldură degajată depinzând de mărimea încărcării, de valorile modulelor de elasticitate ale materialului compozit, dar și de frecvența de solicitare.

Concentrarea tensiunilor în jurul deteriorărilor produce o intensificare a căldurii emise de acea zonă. Astfel, ruperea fibrelor, una dintre principalele deteriorări ale compozitelor armate cu fibre, generează local căldură în timpul testării active.

În procedeul pasiv, corpul este încălzit de la o sursă exterioară și este vizualizată conducția căldurii, aceasta fiind influențată de discontinuitățile geometrice și de cele de material.

Delaminările duc la o conducție neuniformă a căldurii în timpul testării pasive. [START_REF] Drăgan | Studii și cercetări privind analiza sistemelor prin termografie[END_REF] După [START_REF] Drăgan | Studii și cercetări privind analiza sistemelor prin termografie[END_REF] pentru procesarea termică a imaginii se folosesc două metode:  metoda electronică.

Metoda chimică utilizează cristale lichide care sunt foarte sensibile cu temperatura și au proprietatea de dispersa radiația vizibilă.

Metoda electronică folosește un detector în infraroșu.

Principiul de măsurare se bazează pe efectul termoplastic, care permite stabilirea unei relații între tensiunile principale și temperatură. Distribuția de temperatură rezultată este detectată prin monitorizarea radiației infraroșii emise de pe suprafața epruvetei, cu ajutorul unei camere video-termografice, în timp real.

Regiunile care au delaminări apropiate de suprafață sunt ușor de detectat prin intermediul unor gradienți de temperatură prestabiliți, față de care se raportează emisia de căldură din acele zone [Hobbs et al., 1993].

Energia termică emisă de un material compozit depinde de proprietățile suprafeței sale, de temperatura sa și de emisivitatea sa termică. Emisivitatea depinde la rândul ei de mai mulți factori: temperatura, starea fizică, finisarea suprafeței, straturile moleculare de suprafață și se determină experimental, pentru fiecare material compozit.

Detecția radiației infraroșii prin video-termografie se realizează cu ajutorul detectoarelor în infraroșu.

Conform [START_REF] Drăgan | Studii și cercetări privind analiza sistemelor prin termografie[END_REF] Vibro-termografia poate furniza informații asupra începutului deteriorării materialului până la distrugerea sa, precum și asupra regiunilor cu concentratori de tensiuni (găuri, crestături etc).

Dezvoltarea gradienților de temperatură și gradul de încălzire depind de gradul de delaminare, de extinderea deteriorărilor și de frecvența cu care se aplică energia mecanică de vibrație.

e) Metode radiografice

Conform [Szava et al., 2001] radiografia cu raze X este un proces care permite evidențierea deteriorărilor care pot să apară în structura unui material compozit precum și a mai multor caracteristici ale acestora.

Radiografia cu raze X la tensiune scăzută

După unii autori [Szava et al., 2001] radiografia cu raze X este cea mai veche metodă pentru controlul nedistructiv al structurilor.

Defectele și deteriorările apărute în materialele structurii sunt de dimensiuni foarte mici (1-5 mm) iar pentru vizualizarea lor este necesar un contrast foarte puternic.

S-a constatat apariția unor contraste cu 15% mai mari când s-a utilizat o tensiune de 20 KV, față de o tensiune de 40 KV.

Pentru compozite subțiri (1-3 mm), tensiunile cele mai folosite sunt între 15 și 25 KV.

Radiografia penetrantă cu raze X

Cu ajutorul acestei metode se pot studia deteriorările care apar la suprafața compozitului:

delaminări, fisurări longitudinale și transversale ale matricei [Szava et al., 2001].

Dacă se urmărește vizualizarea fisurilor mici ale materialului structurii sau a delaminărilor este necesară utilizarea unui penetrant ce permite chiar și evidențierea porilor. În același timp, el creează un contrast puternic între zonele cu defecte (deteriorări) și cele fără defecte prin absorbirea diferită a razelor X.

Penetrantul trebuie să fie utilizat cu multă precauție datorită toxicității sale. Acesta nu trebuie să producă fisurări sau desprinderi ale materialului, trebuie să umple complet porii și fisurile existente și să fie ușor de îndepărtat după testare.

În practică se folosesc două metode de penetrare cu raze X a epruvetei [Szava et al., 2001]:

 penetrarea la margine;

 penetrarea prin submersie.

Radiografia "in situ" cu penetrare submersivă în timpul încărcării statice și la oboseală

În scopul determinării defectelor într-o structură, echipamentul de raze X este montat pe o mașină de testare la oboseală, penetrarea realizându-se cu ajutorul unui tub de cauciuc flexibil, ce poate fi ridicat sau coborât pe epruvetă.

Penetrantul trebuie să acopere întregul defect și să nu provoace o mărire a fisurii, timpul de pătrundere fiind dependent de mărimea defectului (deteriorării).

În practică se utilizează mai des penetrația incrementală (se penetrează partea de radiografiat un anumit timp, se radiografiază, apoi procesul se repetă, radiografiile de la fiecare pas comparându-se între ele pentru a se observa propagarea fisurii) [Szava et al., 2001].

Radiografia penetrantă cu raze X se dovedește a fi necesară atunci când detaliile ce se urmăresc a fi obținute sunt foarte fine.

În ultimii ani se folosesc frecvent și alte procedee radiografice: micro-radiografia, stereoradiografia [Rummel et al., 1980] sau radiografia cu fascicul de neutroni.

Stereo-radiografia constă în efectuare a două radiografii cu raze X pentru aceeași epruvetă, unghiul dintre cele radiografii fiind de 15. Cele două radiografii sunt apoi vizualizate prin metode stereo-optice, fiecare radiografie fiind vizualizată de către fiecare ochi în parte.

Radiografia cu fascicule de neutroni este eficientă în detectarea defectelor structurale (incluziuni, goluri etc.) ale materialelor compozite.

Radiografia cu raze X nu este capabilă să detecteze ruperea fibrelor în epruvetele armate cu fibre de grafit sau cu fibre aramide. A fost în schimb utilizată cu succes în cazul fibrelor de bor.

f) Metode ultrasonice

Metodele ultrasonice sunt folosite cel mai frecvent în ultimii ani pentru detectarea și identificarea naturii defectelor și deteriorărilor din materialele structurilor [Szava et al., 2013].

Această metodă se bazează pe atenuarea sunetului la frecvențe înalte, la trecerea prin materialul structurii investigate. Principalele surse de atenuare a sunetului sunt:

 efectele vâscoelastice din matrice;

 dispersiile geometrice date de eterogenitatea materialului;

 delaminările și fisurile interne care pot fi puse în evidență printr-o alegere corectă a lungimii de undă a sunetului.

Studii și cercetări privind detectarea defectelor în structuri

Diana Cătălina CAZANGIU 56

Receptarea emisiei ultrasonice (de la 1 la 15 MHz) se face cu traductori piezoelectrici, care sunt cufundați împreună cu structura de studiat în apă, ca mediu de cuplare uniformă la transmiterea ultrasunetelor. Se folosesc în general două traductoare: unul de emisie a semnalului, de o parte a corpului studiat și altul de recepție, de cealaltă parte. Când se folosește un singur traductor, acesta emite semnalul și tot el îl recepționează pe cel reflectat de pe suprafața cea mai depărtată a corpului.

Înregistrarea semnalelor amplitudine -timp se face într-un punct, pe perimetrul secțiunii transversale sau pe suprafața corpului. O variantă analoagă constă în înregistrarea variației tensiunii la întâlnirea defectului și se compararea acesteia cu variația obținută pentru defecte cunoscute ale unor epruvete (structuri). Metoda permite determinarea microporozității, a rigidității materialului, a procentului volumic de fibre din matrice și a rezistenței la rupere a compozitelor.

Rigiditatea poate fi determinată ultrasonic prin măsurarea vitezei de propagare a undei ultrasonice, cunoscând densitatea materialului.

Măsurările cu ultrasunete au fost folosite pentru a determina toate cele 9 constante elastice ale stratificatelor carbon -epoxy.

Evaluarea nedistructivă convențională a materialelor compozite prin tehnici ultrasonice cum ar fi "scanarea de tip C", utilizează de obicei unde care se propagă normal către suprafața compozitului, aria supusă cercetării în fiecare moment fiind limitată la regiunea acoperită de detector. Acest tip de testare "punctată" necesită foarte mult timp în cazul cercetării structurilor mari, până când detectorul va scana întreaga arie de testat. În practică, compozitele sunt adesea destul de tolerante la defecte mici și de aceea este necesară găsirea unor defecte și deteriorări relativ mari (delaminări pe 10 -20 mm). Dacă este găsit un defect sau o deteriorare, metodele convenționale pot să fie utilizate apoi pentru caracterizarea lui în detaliu.

Metoda impune necesitatea unui sistem de scanare bine pus la punct, pentru investigarea structurilor aflate în exploatare, de exemplu în aviație, domeniu în care sunt necesare scanări chiar și atunci când avioanele sunt pe pistă ori în zbor [START_REF] Iddings | Large Area Aircraft Scanner[END_REF].

Ultrasunetele bazate pe laser elimină necesitatea de a menține detectorul perpendicular pe structură, deoarece direcția de propagare a undelor ultrasonice nu este afectată semnificativ de orientarea laserului utilizat pentru excitare.

După [Szava et al., 2001], scanarea cu ultrasunete se poate realiza mai ușor cu ajutorul unor oglinzi care să schimbe direcția undelor laser, așa cum se observă în figura 2.30. Aceste plăci sunt apoi rotite în plan orizontal și vertical pentru a permite programului recunoașterea deplasărilor 3D a pixelilor semnificativi a imaginii captate.

După calibrare, camerele video vor achiziționa imaginea sub forma unei matrice [m-n] de pixeli:

prima dată prin descărcarea structurii testate iar apoi prin încărcarea acesteia. Fiecare imagine captată corespunzătoare stării inițiale a structurii se va analiza pas cu pas bazându-se pe procedura din figura 2.34. Având la bază acest principiu de măsurare prin scanare, programul va permite preselectarea unei celule de dimensiune de 25 pixeli. Pentru această celulă programul va stabili un cod de gri unic În domeniul aeronautic, scopul introducerii sistemelor SHM este de a detecta și diagnostica producerea oricărui defect încă din etapa inițială, de a activa protocoalele de mentenanță în caz de avarie, în vederea menținerii siguranței aeronavei. Acest lucru se poate realiza prin achiziția unor date în timp real de la o rețea de senzori și utilizarea unor algoritmi avansați de predicție implementați în sistemele software ale unei aeronave.

Sistemele SHM sunt utilizate atât la structurile mecanice cât și pentru sistemele electrice, hidraulice, etc. Monitorizarea sănătății structurilor se referă la aspectele legate de integritatea funcțională dar și la monitorizarea în timp real a propagării defectelor și evaluarea duratei de viață rămase a structurii.

Monitorizarea sănătății sistemelor se referă nu numai la aspectele funcționale dar și la sarcinile de inițiere a procedurilor de mentenanță sau de înlocuire a componentelor afectate.

La ora actuală, aceste sisteme au fost dezvoltate cu scopul de a monitoriza sănătatea atât structurală cât și a depista erorile de management din cadrul unei aeronave. Tema tezei de doctorat de încadrează în tendinţele actuale în ceea ce priveşte dezvoltarea de sisteme performante de detectare a defectelor structurale care să poată identifica și localiza defectul încă din faza incipientă oprind astfel propagarea acestuia în interiorul materialului.

Concluzii privind analiza defectelor structurale

După cum s-a prezentat și în capitolul 2, unul din principalele motive de demarare a cercetărilor în domeniul identificării unui sistem optim de monitorizare a integrității structurale este îmbunătățirea siguranței structurilor. Identificarea unui defect structural încă din faza incipientă poate conduce atât la salvarea structurii în sine cât și la salvarea de vieți omenești. A doua motivaţie importantă pentru studiul detectarii a defectelor structurale este criteriul financiar. Din figura 3.1 se observă, pentru structurile cu sisteme de detectare a defectelor integrate în structura materialelor, costurile de întreţinere şi fiabilitatea se menţin constante, în timp ce la structurile clasice, fără aceste sisteme incorporate, costurile de întreţinere cresc iar fiabilitatea scade. Scopul principal al tezei de doctorat vizează dezvoltarea unui sistem integrat de detectare a defectelor interne bazat pe metodele senzoriale moderne care se cunosc la ora actuală.

Pentru atingerea scopului tezei de doctorat s-au stabilit patru obiective majore.

Studii și cercetări privind detectarea defectelor în structuri

Diana Cătălina CAZANGIU 66

Primul obiectiv constă în realizarea unui studiu sistemic şi actual al metodelor de analiză a calității și integrității structurilor cunoscute până în prezent. Dezvoltarea acestui studiu a urmărit trei direcţii de cercetare:

 studiul metodelor de detectare a defectelor utilizate la ora actuală în domeniul industrial;

 studiul metodelor de analiză a calității structurilor utilizate de marile corporații industriale;

 studiul conceptului de monitorizare a sănătății structurilor (Structural Health Monitoring -SHM) implementat la ora actuală cu precădere în industria aerospațială.

Al doilea obiectiv constă în elaborarea unei metode teoretice de analiză a comportamentului materialelor compozite stratificate armate cu fibră de carbon din construcția unei pale de elicopter ușor. Pentru realizarea acestui obiectiv trebuie îndeplinite următoarele activități:

 studiul fenomenelor aerodinamice ce au loc în timpul zborului unui elicopter;

 modelarea geometrică a palei de elicopter ținând cont de documentația de specialitate;

 simularea comportamentului palei de elicopter utilizând mai multe scenarii de zbor: zbor staționar, zbor cu înaintare, etc.;

 simularea comportamentului mecanic al unei epruvete din material compozit stratificat armat cu fibră de carbon, la solicitarea la încovoiere în 4 puncte.

Cel de-al treilea obiectiv constă în elaborarea de metode de determinare experimentală a comportamentului mecanic la încovoiere și tracțiune utilizând trei metode de defectoscopie cunoscute. Pentru rezolvarea acestui obiectiv s-au avut în vedere următoarele activități:

 realizarea încercării la încovoiere a unei epruvete din compozit stratificat armat cu fibră de carbon cu aplicarea unor mărci tensometrice pentru detectarea deformațiilor;

 realizarea încercării la încovoiere a unei epruvete din compozit stratificat armat cu fibră de carbon cu aplicarea unor senzori acustici pentru detectarea defectelor interne;

 realizarea încercării la încovoiere a unei epruvete din compozit stratificat armat cu fibră de carbon cu utilizarea unei camere de termografie în infraroșu pentru detectarea câmpului de temperatură de la suprafața epruvetei;

 analiza și interpretarea statistică a rezultatelor obținute.

Al patrulea obiectiv a fost identificarea metodei optime pentru detectarea defectului în materialul compozit. Pentru îndeplinirea acestui obiectiv s-a realizat o singură activitate, și anume  analiza multicriterială avansată pentru cele trei metode de defectoscopie studiate. Reprezentarea sistemului de referință la plăcile plane subțiri, după [START_REF] Rades | Finite Element Analysis[END_REF].

Studii și cercetări privind detectarea defectelor în structuri

Diana Cătălina CAZANGIU 68 Deplasările paralele cu suprafaţa mediană nedeformată sunt:

    , y w z z y, x, v ; x w z z y, x, u         ( 4
                                          (4.2)
Deoarece σz = 0, relaţiile între tensiuni şi deformaţii specifice au forma Momentul încovoietor maxim pe unitatea de lungime se dezvoltă în centrul plăcii (x=y=0); acesa produce rotirea în planul xz (M1xy), de unde rezultă că fibrele paralele cu latura mai scurtă l sunt cele mai solicitate [Tripa, 2001]:

       , D z D       (4.3) unde,     T xy y x      (4.
2 2 1 pl k M xy  max , ( 4.7)
de unde:

3 2 2 2 1 1 6 h pl k h pl k W M xy x      max  . (4.10) Coeficienții 3 2 1 k , k , k    2
se determină în funcție de raportul L/l.

Calculul analitic al materialelor compozite stratificate

Cunoaşterea stării de tensiuni şi deformaţii existente în structurile realizate din materiale compozite este necesară atât în etapa de proiectare dar şi pentru exploatarea în condiţii de siguranţă a acestor structuri. În [START_REF] Thangjitham | Interlaminar crack problems of a laminated anisotropic medium[END_REF] s-a studiat problema ruperii laminelor unui compozit stratificat supus unei stări plane de tensiuni. Această problemă a fost rezolvată utilizând tehnica transformatelor integralelor Fourier şi formularea matriceală a rigidităţilor. Autorii au obținut un sistem de ecuaţii integrale, sistem singular Cauchy de speţa întâi. Apoi s-a calculat factorul de intensitate a tensiunilor prin utilizarea soluţiilor acestui sistem de ecuaţii.

Conform [START_REF] Hadăr | Structuri din compozite stratificate[END_REF], determinarea rezistenţei unui material compozit stratificat armat cu fibre, are la bază analiza stării de tensiuni din fiecare lamină în parte şi pe estimarea rezistenţei fiecărei lamine. În [Wu, 1975] se prezintă o serie de criterii de rupere (teorii de rezistenţă), aplicabile materialelor compozite, indiferent de tipul acestora, dar şi criterii de rupere aplicabile numai compozitelor armate cu fibre. După [START_REF] Hadăr | Structuri din compozite stratificate[END_REF] și [START_REF] Gheorghiu | Analiza structurilor din materiale izotrope şi anizotrope[END_REF], criteriile de cedare (rupere) pot fi clasificate în trei mari grupe:

 criteriile limită -conform acestora ruperea se produce atunci când unul dintre parametrii -tensiunea sau deformaţia -atinge starea limită;

 criteriile interactive -conform cărora se consideră că ruperea are loc atunci când se satisface o formulă cuadratică a tensiunilor, prezicând numai momentul iniţierii ruperii, nu şi modul de rupere;

 criteriile polinomial -tensoriale -acestea pot prezice numai momentul iniţierii ruperii.

La calculul materialelor compozite stratificate trebuie să se aibă în vedere câteva ipoteze de bază [START_REF] Gheorghiu | Analiza structurilor din materiale izotrope şi anizotrope[END_REF]]:

 stratificatele se consideră plăci subţiri, de grosime constantă;

 stratificatele sunt compuse din lamine ortotrope, paralele, perfect lipite unele de altele, deci în punctele situate de o parte şi de alta a interfeţei apar deplasări şi tensiuni egale;

 deformaţiile şi deplasările sunt mici;

 direcţiile de armare sunt orientate sub diverse unghiuri (în cazul de față la 45);

 deformaţiile şi deplasările sunt aceleaşi pentru lamine şi stratificat. Cele trei eforturi sunt [Tripa, 2001]:

 Mx -momentul încovoietor pe unitatea de lungime, orientat în lungul axei y,  My -momentul încovoietor pe unitatea de lungime, orientat în lungul axei x,  Mxy sau Myx -momentul de răsucire pe unitatea de lungime, orientat în lungul axei x sau y. Sub acțiunea solicitărilor (eforturilor) exterioare, un punct oarecare de cotă z al stratificatului se va deplasa pe toate cele trei direcţii x, y şi z având deplasările [Buzdugan, 1987]: (4.12) unde: u0 şi v0 sunt componentele deplasării în plan median pe direcţiile x şi y, iar w0 este deplasarea în afara planului stratificatului. Totodată, se va ține cont de relațiile matematice existente între deplasări și deformaţiile specifice [Buzdugan, 1987]:

        
                  , w w ; y w z v v ; x w z u u 0 0 0 0 0
                        . y x w z ; y w z ; x w z xy xy y y x x 0 2 0 2 0 2 0 2 0 2 0 2       (4.13)
Sub formă matriceală, expresiile eforturilor Mx, My şi Mxy, funcție de deformațiile de încovoiere sunt [Buzdugan, 1987]: În cazul în care apar și eforturi Nx, de întindere acestea se calculează la fel ca la stratificatul plan solicitat în planul său, dar se vor utiliza deformaţiile din relaţiile [Buzdugan, 1987]:

. y x w y w x w D D D D D D D D D M M M xy y x                                              0 2
. dz y x w z Q y w z Q x w z Q N ; E n k z z x k y k x k x k k                                                             1 0 2 0 16 2 0 2 0 12 2 0 2 0 11 1 1 2      (4.15)
Se observă că expresia efortului Nx va fi aceeași cu cazul în care stratificatul este solicitat în planul său, deci:

. A A A N xy y x x 0 16 0 12 0 11          (4.16)
Rezultă că la un stratificat cu simetrie tip oglindă, comportamentul de membrană al stratificatului este independent de cel de încovoiere.

Conform [START_REF] Gheorghiu | Analiza structurilor din materiale izotrope şi anizotrope[END_REF]] și [Jiga et al, 1995], se pot scrie sub formă matriceală relaţiile dintre eforturi şi deformaţii specifice pentru un stratificat aflat în cazul general de solicitare, deci atunci când apar eforturile Nx, Ny, Txy, Mx, My şi Mxy:

                                                                             0 2 2 0 2 2 0 2 0 0 0 22 2                (4.17)

GENERALITĂȚI PRIVIND METODELE NUMERICE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ

Analiza structurală constituie un operaţie extrem de importantă şi are aplicaţii în majoritatea domeniilor industriale, atât în aviaţie cât şi în proiectarea autovehiculelor. Hărţile de tensiuni şi deformaţii obţinute în urma analizelor structurale au un rol important în proiectarea şi integrarea sistemelor de monitorizare a calității structurilor.

Utilizarea materialelor compozite a cunoscut o mare dezvoltare în ultimii ani când s-au dezvoltat o nouă generaţie de materiale şi anume, materialele inteligente. Cunoaşterea comportării compozitelor în diferite condiţii de încărcare atât în regim static cât şi dinamic oferă rezultate preţioase pentru ingineri proiectanţi din industria aerospaţială care au ca scop dezvoltarea unor materiale ultrauşoare dar cu rigiditate mare.

Industria aerospaţială lucrează de regulă cu structuri cu cerinţe speciale, cum ar fi masa minimă şi rezistenţa la un număr mare de încărcări. Constrângerile aerodinamice introduc restricţii suplimentare, rezultând astfel structuri cu forme complexe care să susţină învelişul fuzelajului, aripilor unei aeronave sau învelişul palelor la elicoptere.

În vederea reducerii consumului de timp şi resurse financiare, inginerii din industria aerospaţială au adoptat proiectarea bazată pe analiza structurală. Aceasta presupune utilizarea metodei de calcul cu elemente finite care a devenit unul din cele mai utile instrumente inginereşti.

Proiectarea asistată de calculator (CAD -Computer aided design) și Ingineria asistată de calculator (CAE -Computer-aided engineering) sunt considerate instrumente care au un impact considerabil asupra proiectării, prelucrării și duratei de viață a structurilor din materiale compozite. După [START_REF] Baker | Composite materials for Aircraft Structures[END_REF], îmbunătățirea atât în ceea ce privește integritatea datelor

Studii și cercetări privind detectarea defectelor în structuri

Diana Cătălina CAZANGIU 74 cât și acuratețea analizelor au motivat inginerii proiectanți să adopte CAE și CAD ca instrumente principale în scopul reducerii producției de prototipuri și a testărilor experimentale pentru a demonstra conceptele de proiectare.

În cadrul fabricației de materiale compozite, aplicarea instrumentelor de proiectare și inginerie asistate de calculator include proiectarea și analiza cu elemente finite (FEA), executarea schițelor, prototipare virtuală și controlul proceselor de prelucrare incluzând controlul roboților și proceselor de optimizare. Aplicațiile CAD și CAE includ reguli de proiectare care sunt în conformitate cu normele și standardele de proiectare.

Conform [START_REF] Baker | Composite materials for Aircraft Structures[END_REF], scopul acestor instrumente este de reduce timpul și costurile pentru realizarea unui produs nou. Utilizarea unor software specifice de proiectare și analiză structurală conduce la minimizarea erorilor de proiectare datorate factorului uman.

Metoda elementelor finite este un instrument computational utilizat pe scară largă care are ca scop validarea performanțelor structurilor. Prin această metodă se pot elabora analizele necesare procesului de proiectare. Analizele structurale bazate pe metoda elementelor finite se pot utiliza pentru a defini deplasările, tensiunile, vibrația și caracteristicile de flambaj ale unei structuri metalice sau compozite utilizând un set de încărcări și condiții la limită.

De asemenea, metoda elementelor finite poate fi aplicată atât la nivel macroscopic pentru a analiza rigiditatea și rezistența întregii structuri sau la nivel microscopic pentru a studia interfața dintre fibră și rășină. Procedurile analizei cu elemente finite sunt integrate atât în sistemele de modelare geometrică care conțin geometria unei structuri sau pot fi de sine stătătoare capabile de analize speciale cum ar fi comportamentul la post flambaj sau răspunsul la solicitarea la șoc.

Analiza cu metoda elementelor finite poate fi aplicată pentru a se evalua performanța structurilor, pentru realizarea unui model geometric la care se aplică un algoritm de optimizare sau pentru a se efectua simulări ale proceselor de turnare și strategiilor de fabricare.

După [START_REF] Baker | Composite materials for Aircraft Structures[END_REF], metoda elementelor finite este descrisă ca o aproximare polinomială a unor porțiuni definită în funcție de deplasările nodale. Cele mai bune valori din noduri sunt definite prin minimizarea cantității fizice globale cum ar fi energia potențială.

Această minimizare generează un set de ecuații liniare prin care după rezolvarea acestora se obțin deplasările. Această abordare matematică formală furnizează o modalitate de aplicare a metodei pentru o mare varietate de probleme din mecanica aplicată. Extinderea către transferul de căldură și modelarea fluajului se bazează pe aceste teorii generalizate.

Cu toate acestea, modelul cu elemente finite nu furnizează o soluție exactă a rezultatelor experimentale. Procesele teoretice sunt bazate pe o aproximare numerică legată de dimensiunile elementului, tipul de element utilizat, teoria suprapunerii și tipul de analiză elaborată. Procesul de modelare implică aproximații ale geometriei și nu reflectă detaliile reale cum ar fi modificarea orientării fibrelor în timpul proceselor de fabricație. Rigiditatea din îmbinări și imperfecțiunile ca liniaritatea grinzilor și planeitatea panourilor pot avea influență considerabilă asupra performanței structurilor actuale. Obținerea unor rezultate relevante și utile se bazează pe o înțelegere a caracteristicilor procesului și pe o mare atenție la dezvoltarea modelelor numerice.

Prin aplicarea acestei metode se poate evalua comportarea structurilor în diferite cazuri şi condiţii de încărcare. Conform cu [Zinkiewicz & Taylor, 2000], metoda elementului finit se bazează pe împărţirea unei structuri în componente individuale denumite "elemente", comportarea mecanică a acestor elemente fiind cunoscută şi înţeleasă şi poate fi foarte uşor studiată.

După [Zinkiewicz & Taylor, 2000], analiza structurală cu elemente finite utilizează un sistem complex de puncte (noduri) care formează o reţea. Această reţea conţine proprietăţile de material şi geometrice care ajută la determinarea modului de reacţie al structurii la diferite condiţii de încărcare. Nodurile vor avea o anumită densitate în funcţie de nivelul de tensiuni dintr-o anumită zonă. Astfel, zonele în care tensiunile sunt mari vor avea o densitate a nodurilor mai mare. Indiferent de structură sau domeniu, dezvoltarea unui model cu elemente finite și analiza structurală implică șase etape de bază [START_REF] Baker | Composite materials for Aircraft Structures[END_REF], [START_REF] Liu | Lecture notes: Introduction to Finite Element Method[END_REF]:

 Etapa 1. În prima etapă se va selecta tipul de analiză care va fi executată. Selectarea unei analize neliniare tridimensionale este de preferat în majoritatea cazurilor dar poate conduce la un model cu un număr foarte mare de elemente dacă structura constă în panouri subțiri. Mărimea unui element tridimensional va avea valori minime (de obicei în grosime). Astfel, pentru determinarea comportamentului structurilor se vor considera elemente de tip grindă, placă și înveliș. Structurile laminate pot fi modelate utilizând elemente plan plate bidimensionale. Grinzile de secțiuni diferite pot de asemenea fi asamblate prin elemente plate. La această aproximare tensiunile care acționează pe grosimea structurii nu se medelează. O solicitare de presiune aplicată pe placă poate fi aproximată ca variind liniar de la o valoare egală cu presiunea aplicată pe suprafața solicitată la zero, pe suprafața nesolicitată.

Procedurile disponibile existente în programele de modelare cu elemente finite comerciale includ un sistem de optimizare topologică pentru a identifica componentele principale ale structurii și un algoritm parametric de proiectare care permite introducerea de variabile in algoritmul de optimizare. Indiferent de structură sau de domeniul ingineresc, în cadrul unei analize cu elemente finite se vor regăsi trei etape principale:  preprocesarea, în care se introduc și pregătesc datelor, coordonatele nodale, se realizează conectivitatea elementelor prin intermediul nodurilor, se introduc condițiile la limită, proprietățile materialelor și încărcările;  procesarea, este etapa în care sunt prelucreateă datele de intrare și sunt calculate variabilele (necunoscutele) nodale, ca deplasările la o analiză statică sau temperaturile la o analiză termală. În această etapă sunt rezolvate ecuațiile de echilibru static;

 postprocesarea, este etapa în care se prezintă rezultatele analizei cu elemente finite.

Aceste rezultate se pot prezenta sub format tabelar, grafic sau de tip animație.

În industria aerospaţială se pot întâlni diferite tipuri de geometrii şi analize: 1D, 2D şi 3D.

În timp ce modelele 1D şi 2D sunt mai simple şi permit rularea analizei de pe un calculator cu performanţe obişnuite, acestea oferă rezultate cu o precizie mai mică. Modelele 3D pot furniza rezultate de mare precizie dar necesită calculatoare cu performanţe ridicate pentru rularea simulărilor.

În mecanica solidelor deformabile, prin urmare şi în mecanica structurilor, proprietăţile materialului sunt caracterizate de reacţiunea lui la solicitările externe. Această reacţiune se prezintă sub forma unei dependenţe funcţionale între tensiuni și deformaţii sau între eforturi și deplasări. Relaţia direct proporţională între tensiuni şi deformaţii (legea lui Hooke) este unul din cele mai răspândite modele aplicate la rezolvarea problemelor mecanicii structurilor.

Analizele structurale dezvoltate în domeniul aerospaţial presupun pe lângă metodele de calcul cu element finit şi cunoasterea în detaliu a unor noţiuni de aerodinamică, aeroelasticitate precum şi a formulelor aferente. De asemenea, sunt introduşi termeni speciali din aerodinamică, ca portanţa, rezistenţa la înaintare, tracţiunea, forţa centrifugă dar şi momentul aerodinamic.

Acestea sunt forţe care acţionează întotdeauna asupra unei aeronave aflate în zbor şi trebuie să fie mereu în echilibru. Greutatea, G este o forţă orientată spre centrul pământului, este direct proporţională cu masa aeronavei şi depinde de încărcarea sa.

Tracţiunea, T este asigurată de sistemul de propulsie al aeronavei şi este întotdeauna orientată în direcţia de zbor.

După [START_REF] Crocker | Dictionary of Aviation[END_REF] și [Cazangiu et al., 2014], rezistenţa la înaintare, FD este forţa aerodinamică care se opune oricărui corp care se deplasează într-un fluid. Dimensiunea acestei forţe depinde de o serie de factori ca: forma aeronavei, densitatea şi compoziţia aerului. Această forţă este orientată în sens opus direcţiei de zbor şi se concentrează într-un singur punct numit centru de presiune.

Portanţa, FL este forţa care ţine o aeronavă în aer [START_REF] Crocker | Dictionary of Aviation[END_REF]. Aceasta acţionează asupra centrului de presiune şi este orientată perpendicular pe direcţia de curgere a aerului.

Factorii care influenţează portanţa sunt forma şi dimensiunea aeronavei, viteza şi direcţia principală de mişcare faţă de aer, densitatea aerului, compresibilitatea şi vâscozitatea sa.

După cum se va observa în cele ce urmează, analiza structurală bazată pe calculul cu elemente finite joacă un rol important în dezvoltarea unui sistem de monitorizare a integrității structurilor. Astfel, pe baza rezultatelor obţinute şi cunoscând proprietăţile materialelor utilizate în industria aerospaţială, inginerii vor putea ştii unde să integreze senzorii într-o anumită structură şi de câţi senzori este nevoie pentru a se obţine rezultate pertinente.

ALEGEREA STRUCTURILOR PENTRU APLICAȚII

În cadrul etapei de modelare geometrică o primă acțiune este alegerea structurilor.

Structurile pot fi atât sisteme complexe (bare, plăci ... ) sau mostre de material din componența acestora.

Având în vedere că unul din obiectivele acestei teze se referă la determinarea caracteristicilor mecanice ale materialelor compozite stratificate pe bază de fibră de carbon, s-a optat în prima fază pentru analiza FEM a unei epruvete din material compozit stratificat în condiții de solicitare la încovoiere în 4 puncte. Acest tip de material poate fi întâlnit atât în construcția autovehiculelor dar și la realizarea învelișului palelor de elicopter și a altor componente din industria aerospațială.

Pentru a se determina caracteristicile mecanice ale materialului compozit stratificat s-a realizat modelul geometric ale unei epruvete alcătuită constructiv din 10 straturi de fibră de carbon orientate unidirecțional, fiecare strat având o grosime de 0.87 mm. Orientarea straturilor a fost considerată la 45 (-45). Caracteristicile materialului epruvetei sunt prezentate mai jos: Pentru a se determina comportamentul mecanic al unor aplicații din domeniul aerospațial în diferite condiții de solicitare s-a optat pentru modelarea și analiza structurală a unei pale de elicopter ușor.

Datele privind forma constructivă şi geometria palei au fost extrase din standardele tehnice de specialitate [EDH, 1976]. În acest caz s-a considerat lungimea palei de 6648 mm.

Figura 4.6. ilustrează atât geometria cât şi dimensiunile principale ale palei de elicopter. Pentru a pune în evidenţă cât mai exact modul de distribuţie al încărcărilor pe pală, geometria s-a împărţit în 7 segmente de lungime egală luând în calcul variaţia unghiului de torsiune de la bază la vârf (unghiul de torsiune = 7).

Studii și cercetări privind detectarea defectelor în structuri

Diana Cătălina CAZANGIU 80

În cadrul unei analize structurale, după etapa de modelare geometrică se impune definirea materialelor structurii precum şi a proprietăţilor acesteia. Această etapă se poate realiza atât în programul de proiectare, dar de cele mai multe ori se preferă să se facă în programul de analiză cu element finit. În general programele FEA oferă o varietate mare de materiale, iar pentru compozite există un modul special.

S-a considerat că pala de elicopter este alcătuită constructiv din 4 componente principale:

lonjeron (element de susținere), spumă (element de umplere), înveliș și bucșe. Materialele și caracteristicile acestora au fost extrase din standardele tehnice de specialitate [EDH, 1976] și [CMH, 2002]:

a. Fibra de carbon (CFRP) pentru înveliş: Datorită faptului că pala de elicopter este o structură complexă, cu profile dificil de realizat prin comezile uzuale de proiectare, modelarea geometrică a acesteia s-a realizat cu ajutorul programului specializat de proiectare Catia V5R19, utilizând modulul Surfaces pentru modelarea

E12 = 7.4 10 4

Studii și cercetări privind detectarea defectelor în structuri

Diana Cătălina CAZANGIU 82 suprafețelor. Acest modul este util oricărui inginer proiectant, are numeroase instrumente ce permit proiectarea unor suprafeţe complexe pornind de la simple curbe.

În modelarea structurii palei s-a pornit de la trasarea unor simple curbe, s-au generat suprafețele și abia apoi s-au obținut corpurile solide. Ca şi etape de lucru se pot identifica:

 elaborarea unei schiţe, în modul "Sketcher" cu comanda Spline;

 generarea suprafeţelor, în modul "Generative Shape Design" cu comenzi ca Blend, Fill, Sweep, etc.;

 analiza suprafeţelor generate cu ajutorul modulului "Freestyle" prin intermediul comenzii

Cutting Planes;

 transformarea în corpuri solide utilizând instrumentele modulului Part Design.

În final, după transformarea în corp solid, s-a obţinut modelul geometric 3D al palei care se poate observa în figura 4.9.

SIMULAREA RĂSPUNSULUI STRUCTURILOR ANALIZATE

În partea de introducere s-a precizat că etapa de preprocesare a analizei cu elemente finite constă în trei operaţii principale:

 discretizarea structurii;
 stabilirea condiţiilor la limită (introducerea încastrărilor în sistem);

 introducerea încărcărilor asupra structurii.

În cazul de faţă, pentru analiza cu element finit s-au utilizat programele specifice HyperMesh & Radioss.

Operaţia de discretizare (meshing) constă în împărţirea structurii în elemente geometrice simple a căror comportare este deja cunoscută şi pot fi calculate cu uşurinţă. Pentru cazul epruvetei, structura acesteia s-a discretizat în 66 elemente de tip shell. S-a utilizat o forța de încărcare reală (obținută în urma unor testări fizice la încovoiere a unor epruvete) care a fost aplicată pe cele 66 noduri rezultând o forță de 59,8 N pe fiecare nod (Fig. Dimensiunile epruvetei și schema de montaj au fost extrase din partea experimentală.  în punctele de reazem, A si B s-au blocat translațiile atât pe axa OY cât si pe axa OZ;

 în punctele de reazem, A si B s-au blocat rotațiile pe axa OX și pe axa OZ.

Studii și cercetări privind detectarea defectelor în structuri

Diana Cătălina CAZANGIU 86

Stabilirea condițiilor la limită a presupus introducerea constrângerilor în structura palei de elicopter. Astfel, s-a considerat ca pala va fi încastrată în zona bucşilor (acolo unde se prinde de rotor), capătul celălalt rămânând liber.

În figura 4.17 este ilustrat modul de întroducere a constrângerilor în zona bucşilor. Constrângerile în cele două bucşi s-au realizat prin intermediul elementelor rigide de tip RBE2 (Rigid body elements), ca în figura 4.17, b. Rotaţia în jurul axei Ox s-a lăsat liberă.

Introducerea încărcărilor în sistem a constat în identificarea tipurilor de forţe şi momente care acţionează asupra palelor într-un caz real, calculul acestora şi aplicarea lor asupra modelului 3D al structurii palei.

Caracteristicile aerodinamice necesare calculelor s-au extras din documentaţia tehnică de specialitate [EDH, 1976], acestea fiind: Pe baza formulelor aerodinamice extrase din literatură [START_REF] Postelnicu | performanţele şi construcţia elicopterelor[END_REF], s-a calculat distribuţia vitezelor şi a forţelor pe fiecare segment. De asemenea, s-a determinat o distribuţie liniară a masei fiecarui segment în scopul calculului variaţiei forţei centrifuge.


Pentru determinarea forţei centrifuge, portanţei şi rezistenţei la înaintare s-au aplicat cele trei relaţii de bază din aerodinamică [START_REF] Postelnicu | performanţele şi construcţia elicopterelor[END_REF]:

, C v S F ; C v S F R; m F D D L L cf            2 2 2 2 1 2 1    (4.18)
unde: Fcf este forţa centrifugă, FL este portanţa, FD este rezistenţa la înaintare, CL, coeficientul de portanţă, CD este coeficientul de rezistenţă la înaintare, m este masa pe fiecare segment al palei, , viteza unghiulară a rotorului; R, raza rotorului principal,  este densitatea aerului, S este suprafaţa secţiunii palei şi v, viteza de curgere a curentului de aer.

Cei doi coeficienți aerodinamici (CL și CD) se determină pe bază polarelor profilului aerodinamic al palei.

Prin profil aerodinamic se înţelege forma palei văzută în secţiune transversală. Un profil aerodinamic este definit de două dimensiuni principale: coarda (Fig. 4.18) şi grosimea (Fig.

4.19)

. Coarda este linia dreaptă care uneşte bordul de atac şi bordul de fugă al profilului. Bordul de atac este definit ca punctul din faţa profilului care are curbura maximă, având formă rotunjită.

Prin bordul de fugă se înţelege punctul de curbură maximă din spatele profilului ce are formă ascuţită. Polarele profilului au rolul de a ajuta la determinarea celor doi coeficienţi aerodinamici necesari pentru calculul portanţei şi al rezistenţei la înaintare.

Valorile rezultatelor obţinute în urma calculelor s-au centralizat în Tabelul 4.2. Pentru a obţine soluţia analizei liniare statice (in ipoteza micilor deformaţii) s-a calculat unghiul maxim al poziţiei de echilibru a palei cu ecuaţia de momente pe orizontală, respectiv pe verticală luând în considerare componentele forţei centrifuge şi de portanţă pe fiecare segment.

În urma calculelor s-a obţinut unghiul maxim de 2.45, care este ilustrat în figura 4.21.

Modelul FEM a fost rotit cu acest unghi fată de axa Ox iar vectorii componentelor celor trei forţe (portanţă, rezistenţă şi centrifugă) s-au aliniat după sistemul global cartezian de axe. De regulă în timpul unui ciclu de solicitare la oboseală apar, nu numai deplasări ci şi deformaţii şi diferite tensiuni.

Astfel, figura 4.26 prezintă în mod grafic distribuţia valorilor deformaţiei locale pe lonjeron. Atât în timpul manevrelor de zbor la punct fix, dar şi în zborul cu inaintare lonjeronul este elementul care suferă cele mai multe deformaţii. După cum se observă în figură, zona de deformaţie maximă apare în partea interior laterală a regiunii de încastrare. Conform simulării, în timpul manevrelor efectuate la sol, datorită mişcării sus -jos a palei zona maxim solicitată va apărea pe latura lonjeronului atât pe exterior cât şi pe interior. unei solicitări, pentru a se crea în înteriorul structurii o stare de tensiune cu acelaşi grad de periculozitate ca şi în cazul stării de tensiu-ne normale. În cazul condiţiilor de solicitare selectate (zbor staţionar) se poate observa că zona de tensiune echivalentă maximă (cu risc) este situată pe înveliş în apropierea regiunii de încastrare.

Rezultate ale analizei cu FEM pentru regimul de zbor cu înaintare (viteza de înaintare 220km/h)

Conform [START_REF] Postelnicu | performanţele şi construcţia elicopterelor[END_REF], prin zborul cu înaintare se înţelege acel regim de zbor al elicopterului care implică o translaţie. În cazul zborului cu înaintare viteza de zbor a elicopterului este dată de relaţia:

R, v    (4.19)
în care: v este viteza de înaintare,  este viteza unghiulară a rotorului şi R, raza rotorului.

Cazul pală avansantă -pală reculantă este ilustrat schematic în figura 4.30. Astfel, cu negru sunt marcate palele în poziţia iniţială (în care v = 0 km/h). Când rotorului i se aplică o viteză unghiulară de 23 rad/s acesta va roti cele două pale şi va determina creşterea vitezei de înaintare. Pala care va avea direcţia de deplasare (rotaţie) în sens pozitiv se numeşte pala avansantă sau pala conducătoare iar pala a cărei direcţie de deplasare este în sens negativ poartă numele de pală reculantă. Conform schemei, se poate observa că pala avansantă este cea care porneşte mişcarea, pala reculantă practic este trasă după aceasta. Variaţia tensiunilor echivalente de-a lungul palei este ilustrată în figura 4.34. Urmărind harta distribuţiei tensiunilor se poate identifica o zonă critică pe partea suprafaţa exterioară a învelişulului. Harta tensiunilor von Mises din capătul liber al lonjeronului este prezentată în figura 4.36.

Se poate identifica o zonă de tensiuni critice la marginea suprafaţei lonjeronului şi pe muchia laterală a acestuia. Şi în cazul tensiunilor echivalente de-a lungul palei se poate observa o creştere semnificativă a valorilor, atingând valoarea maximă de 444 N/mm 2 aşa cum se observă în figura 4.37.

Rezultate ale analizei FEM pentru cazul pală rotor oprit (încărcare cu masa proprie)

S-a realizat o simulare a comportării palei de elicopter pentru cazul în care se încarcă doar greutatea proprie. În acest caz rezultatele nu a fost critice, tensiunile maxime s-au identificat doar în zona bucşilor (zona de prindere pe rotor). Analizând graficul din figura 4.39 se poate observa că în înveliș (marcat cu culoare roșie) se dezvoltă tensiuni mult mai mari decât cele de la nivelul lonjeronului (culoare albastră), maximele fiind observate în cazul palei avansante. În acest caz comparativ tensiunile echivalente cu valori mai mari apar la încărcarea masei proprii (ech = 76 N/mm 2 ). La zborul staţionar de dezvoltă de asemenea tensiuni critice dar doar de 11 N/mm 2 . În urma analizei comparative pentru cele două cazuri de încărcare (regim de zbor la punct fix şi încărcarea greutăţii proprii) s-au identificat valori mai mari ale tensiunilor echivalente, pe înveliş pentru cazul primului regim de zbor. Tensiunile critice se dezvoltă de regulă în zona bucşilor. Pentru lonjeron, tensiunile echivalente mai mari apar pentru cazl încărcării proprii şi sunt localizate în zona de încastrare.

Ca o concluzie finală privind analiza statică structurală a palei se poate afirma că simulările în regim de zbor staţionar contribuie la îmbunătăţirea performanţelor atât a palelor cât şi a rotorului.

Concluzii privind analiza FEM în regimul de zbor cu înaintare

Aplicarea unui regim de zbor cu înaintare în cadrul analizei structurale cu FEM poate conduce la obţinerea unor rezultate deosebit de relevante pentru inginerii proiectanţi din domeniul aerospaţial.

După cum s-a observat în capitolul anterior, regimul de zbor cu înaintare implică două cazuri distincte de analiză:

 cazul palei avansante;

 cazul palei reculante.

Considerând datele de intrare identice cu cele ale unui caz real de zbor, s-au putut determina valori ale unghiurilor de incidenţă α diferite pentru cele două cazuri de încărcare. Acest lucru a condus la rezultate diferite ale tensiunilor von Mises pentru cazurile de solicitare studiate.

Studiind hărţile de tensiuni atât pe lonjeron cât şi la nivelul învelişului se pot identifica

Studii și cercetări privind detectarea defectelor în structuri

Diana Cătălina CAZANGIU 112 valori semnificativ mai mari ale tensiunilor echivalente dezvoltate pe pala avansantă. Acest lucru este absolut normal pentru regimul de zbor studiat. S-a efectuat o analiză comparativă a valorilor tensiunilor la tracţiune şi compresiune pentru regimul de zbor cu înaintare, considerând cele două cazuri de solicitare care se produc în timpul încărcării. Atât pentru lonjeron cât şi în cazul învelişului s-au evidenţiat tensiuni relativ mai ridicate pentru cazul palei avansante, acestea apărând în apropierea zonei de încastrare.

Ca o concluzie finală se poate sublinia că rezultatele unei analize structurale sunt deosebit de valoroase, putând servi în cazul integrării unui sistem de monitorizare a sănătăţii structurii palei. Hărţile de tensiuni şi deformaţii obţinute pot ajuta la determinarea locaţiilor de plasare a senzorilor în cadrul structurii.

Concluzii privind analiza FEM a epruvetei din material compozit stratificat

Cercetarea teoretică s-a orientat pe lângă analiza structurală a palei de elicopter și pe analiza structurale ale unei epruvete din material compozit stratificat. În acest scop s-a utilizat metoda elementului finit, metodă extrem de des utilizată în ultima vreme pentru estimăriale nivelului de tensiune și deformație.

Analiza structurală cu metoda elementelor finite (MEF) s-a efectuat ţinând cont de proprietăţile mecanice ale materialelor determinate din încercările mecanice. Apropierea cantitativă şi calitativă de realitate a soluţiei oferite de metoda elementelor finite depinde în mare măsură de tipul elementului finit utilizat în analize, de tipul de material utilizat în analiză, de metodologia de modelare pentru atingerea unei convergenţe legate de soluţia finală, de modalitatea de aplicare a condiţiilor de fixare, etc.

Compararea rezultatelor teoretice cu cele experimentale au scos în evidență un grad bun de corelare a acestora, acest lucru putându-se observa din graficul comparativ 4.49, prezentat spre finalul capitolului 4.

Studiul MEF s-a bazat pe metodologia modernă de simulare a materialelor compozite ținând cont de proprietățile structurale ale fiecărui strat. Pe baza acestui tip de modelare, există posibilitatea să se poată obține informații de tip deplasare, tensiune, deformație în orice strat al compozitului stratificat, precum și la interfața dintre straturi. Valoarea maximă a tensiunii von Mises (528,733 MPa) se observă în zona de centru a epruvetei (acolo unde este aplicată sarcina de solicitare) și unde apare o zonă de concentratori de tensiune.

CONTRIBUȚII EXPERIMENTALE

INTRODUCERE

În domeniul ingineriei mecanice, există o strânsă legătură între efectuarea unor încercări mecanice experimentale și detectarea defectelor survenite în cadrul materialelor în timpul funcționării. După cum s-a prezentat în Capitolul 2, la ora actuală se cunosc o serie de metode și tehnici de detectare a defectelor dintre care cea mai cunoscută este tensometria electrorezistivă.

Pentru a determina răspunsul sistemului de detectare a defectelor, în diferite condiții de solicitare, s-au efectuat o serie de teste experimentale utilizând trei tehnici diferite de detectare a defectelor: tensometria electrorezistivă, metoda acustică și termografia IR.

În acest scop, s-au efectuat două tipuri de încercări mecanice:

 încercarea la încovoiere în 4 puncte:

 încercarea la tracțiune compusă.

Pentru ambele teste s-au utilizat epruvete din material compozit stratificat armat cu fibră de carbon. Acesta fiind un material ușor și rezistent este deseori utilizat în construcțiile structurilor aerospațiale dar și la unele componente de autovehicole.

În acest capitol sunt prezentate detaliile de proiectare a experimentului cum ar fi: alegerea structurii, selectarea metodei experimentale, descrierea instalației experimentale, modul de obținere a datelor experimentale. În finalul capitolului sunt prezentate și interpretate rezultatele precum și o serie de concluzii identificate în timpul și după terminarea experimentului.  impregnarea cu răşină epoxidică a straturilor de ţesătură;

PROIECTAREA EXPERIMENTULUI

Alegerea structurii

 acoperirea lamelelor preimpregnate obţinute cu folii de protecţie şi menţinute la o temperatură scăzută până la realizarea stratificatului;

 execuţia finală a plăcilor de stratificat s-a realizat printr-un proces controlat de polimerizare: presiune şi temperatură.

Epruvetele pentru încercarile mecanice la tracțiune şi încovoiere au fost debitate cu ajutorul unui dispozitiv de tăiere Proxxon 27070 (D), cu dimensiunea pânzei diamantate de 80 mm, lăţimea de 2 mm la formele şi dimensunile corespunzătoare fiecărui tip de solicitare.

Epruvetele pentru încercarea mecanică statică la încovoiere în 4 puncte au fost executate la dimensiunile prezentate în tabelul 5.1. Forma epruvetelor este ilustrată schematic în figura 5.2.

Lungimea epruvetei mm

Lățimea epruvetei mm

Grosimea epruvetei mm

Alegerea metodei experimentale

După cum s-a precizat în partea de introducere, s-a optat pentru două tipuri de încercări mecanice:

 încercarea la încovoiere în 4 puncte;

 încercarea la tracțiune.

Ca metode experimentale de detectare a defectelor s-au ales următoarele trei:

 tensometria electrorezistivă (tracțiune și încovoiere);

 metoda acustică (doar la încovoiere);

 termografia IR (tracțiune și încovoiere).

Ipoteze în încercarea experimentală la încovoiere

Conform [Deutsch, 1979], o grindă dreaptă este solicitată la încovoiere dacă în secțiunea transversală a acesteia se dezvoltă momente încovoietoare.

Încercarea la încovoiere în regim static oferă informații asupra comportamentului unui material supus unei sarcini extreme aplicate perpendicular pe axa longitudinală a acestuia.

Ipoteze privind încercarea experimentală la tracțiune

Încercarea la tracţiune se execută aplicând unei epruvete o forţă axială crescătoare, de regulă până la ruperea ei, înregistrând variaţiile corespunzatoare pentru lungimea epruvetei.

Determinările se efectuează pe baza următoarelor norme de referinţă: 117  ASTM-D618-13 care se referă la procedura de determinare a caracteristicilor la tracţiune ale compozitelor cu matricea polimerică armată cu fibre continue si discontinue;

normative şi standarde pentru determinarea caracteristicilor de tracţiune ale compozitelor cu matrice din mase plastice armate cu fibre;

 ASTM E4-14 pentru verificarea sarcinii la maşinile de încercat;

 ASTM E83-10a pentru verificarea şi calibrarea extensoarelor.

Metoda de încercare la tracțiune este caracterizată prin următoarele ipoteze [Deutsch, 1979]: Punctul D al curbei caracteristice corespunde forţei maxime din timpul încercării Fmax.

 Alungirea sau
Ruperea epruvetei se produce în punctul E la un efort mai mic, lucru datorat modului neconvenţional de a se construi diagrama. Tensiunea în epruvetă este raportată întotdeauna la secţiunea ei iniţială şi nu la cea din momentul ruperii.

În timpul măsurătorilor de regulă pot apărea o serie de erori, denumite și erori de măsură.

Conform [Zaharia, 2014], eroarea de măsură reprezintă diferenţa între semnalul de ieşire măsurat s și valoarea exactă a măsurii m. Datorită faptului că valoarea m este necunoscuta, eroarea de măsură a acesteia poate fi doar estimata.

În ceea ce priveşte senzorul sau traductorul utilizat, se pot identifica două tipuri de erori:

 erori sistematice;  erori accidentale.
Erorile sistematice sunt acelea care introduc un decalaj constant între valoarea reală și valoarea măsurată. Acestea rezulta dintr-o utilizare improprie a materialului de achiziţie și pot fi reduse printr-o cunoaştere exactă și o utilizare riguroasa a traductorilor utilizaţi.

Erorile sistematice pot fi [Zaharia, 2014]:

 erori ale valorii unei mărimi de referinţă, datorate utilizării senzorului în condiţii de mediu (temperatura, umiditate,…) neconforme celor prevăzute în specificaţiile aparatului;

 erori ale caracteristicilor traductorului. Acest tip de eroare se poate reduce prin efectuarea unei recalibrări regulate a traductorului;

 erori datorate modului de utilizare a traductorului, cum ar fi nerespectarea timpului de răspuns al acestuia.

Erorile accidentale sunt erorile aleatorii care pot interveni brusc, pe o durată nedeterminată. Cauzele acre pot genera acest tip de erori se referă la:

 mărimile fizice de influență și variaţia acestora în timpul funcţionării traductorului;

 poziţionarea defectuoasă a poziţiei traductorului sau schimbarea poziției acestuia în timpul încercării;

 zgomote de fond, interferenţe parazite. Achiziția datelor de la traductorii tensometrici s-a realizat prin intermediul sistemului de achiziție tip SPIDER 8 prezentat în figura 5.7. Acesta este un sistem electronic complex cu frecvenţă purtătoare de achiziţie şi prelucrare măsurători, având 8 intări-canale active. -Tensiunea de alimentare de 12 V;

-Convertor analog/digital separat pentru fiecare canal;

-Viteza de esantionare până la 9600 valori/s pe canal;

-Filtre analogice anti -aliasing, filtre programabile digital;

-12 traductori electrici diferiți care pot fi conectați la fiecare canal.

-frecvenţă purtătoare de 4.8 kHz -traductori inductivi şi rezistivi -rata de măsurare între 1/s şi 9600/s -măsurători simultane pe toate canalele -interfeţe de calculator: Spider 8 Control, Catman 3.0 Expres.

Încercarea la încovoiere în 4 puncte cu utilizarea traductorilor acustici

În scopul testării la încovoiere în 4 puncte a celei de a doua epruvete (D2) s-a utilizat mașina de încercare la încovoiere tip ZWICK ROELL Z 300 ale cărei detalii tehnice sunt prezentate anterior.

De asemenea, pentru determinarea deplasărilor din material pe durata încercării s-a utilizat metoda tensometriei electrorezistive prezentată anterior.

121

Pentru detectarea microfisurilor și a delaminărilor care pot apărea în materialul epruvetei pe durata testării s-a utilizat un sistem de detectare a microfisurilor bazat pe emisia acustică furnizat de compania MISTRAS Holding (Fig. 5.8). -Tensiunea de alimentare: +12 V, 1 Amp; -12 V, 0.05 Amp; +5 V, 1.5 Amp;

-Temperatura de lucru: 5 -45 C;

-Impedanța de lucru: 50 Ω sau 1000 Ω;

-Puterea de preamplificare: selectabilă între 0 -28 V DC;

-Filtre: -8 ieșiri digitale.

Încercarea la tracțiune

Pentru efectuarea încercării la tracțiune a epruvetei din fibră de carbon s-a utilizat mașina de încercare la tracțiune -compresiume tip ZWICK/ROELL Z010 (Fig. 5.9). Aceasta are următoarele caracteristici tehnice principale:

-Forța maximă de 10 kN;

-Înălțimea ariei de testare de 1041 mm;

-Lățimea ariei de testare de 420 mm;

-Viteza de avans -0.1 mm/min maxim și 0.001 mm/min minim. Pentru detectarea deplasărilor din material în timpul încercării la tracțiune s-au aplicat pe suprafața epruvetei 2 traductori tensometrici, astfel:

-un traductor transversal cu rezistența de 120  0.6  și factor de calibrare de 1.950  0.5 %;

-un traductor longitudinal cu rezistența de 120  0.6  și factor de calibrare de 2.010  0.5. Camera termografică a fost conectată la un computer unde s-a realizat stocarea și analiza imaginilor captate. Conectarea cu computerul a fost efectuată prin cablajele existente în partea din spate a camerei (Fig. 5.12).

Studii și cercetări privind detectarea defectelor în structuri

În figura 5.13 este prezentat montajul experimental pentru încercarea la încovoiere. Pentru a se capta imaginii cât mai clare ale variației de temperatură pe suprafața epruvetei în spatele dispozitivului de prindere s-a așezat o placă de culoare neagră (culoarea neagră are emisivitatea egală cu 1).

5.13. Montaj experimental -detectarea defectelor la încovoierea în 4 puncte prin termografia în infraroșu.

Studii și cercetări privind detectarea defectelor în structuri

Diana Cătălina CAZANGIU 126 Figura 5.14 ilustrează montajul experimental utilizat penttru încercarea la tracțiune. De menționat este că la ambele experimente unde s-a utilizat camera termografică, a fost montat un termometru digital în apropierea epruvetei pentru a se citi temperatura mediului la începutul experimentului.

5.14. Montaj experimental pentru detectarea defectelor la tracțiune prin termografia în infraroșu.

Condiții de mediu

Încercările experimentale la tracțiune și încovoiere (exceptând cele unde s-a utilizat camera termografică) s-au realizat în condiții de laborator cu temperatura de 18,6 C cu luminozitate normală (naturală + iluminat artificial).

Testele mecanice care au necesitat utilizarea camerei termografice IR s-au realizat în condiții de luminozitate foarte redusă pentru a nu afecta calitatea hărților termice. Temperatura din laborator a fost de 18.3 C iar umiditatea aerului de 24%. Aplicarea mărcilor tensometrice s-a realizat prin procedeul de lipire cu ajutorul instalației speciale de lipit M -Bond 200.

În cadrul procedeului de aplicare a mărcilor tensometrice pe suprafața epruvetei s-au urmărit o serie de etape ca (Tabel 5.3):

Studii și cercetări privind detectarea defectelor în structuri

Diana Cătălina CAZANGIU 128  degresarea epruvetei în zona de aplicare a senzorului cu ajutorul unui solvent și a unui neutralizator;

 curățarea zonei de aplicare a mărcii tensometrice cu hârtie abrazivă de două tipuri (mai dură și mai fină); Se îndepărtează foarte bine lichidul rămas pe suprafața epruvetei;

 marcarea locului unde se va aplica marca tensometrică (se evită atingerea cu mâna a epruvetei în locul unde se va aplica traductorul);

 aplicarea mărcii tensometrice se face cu ajutorul unei soluții speciale de lipit (pentru a grăbi procesul de lipire se adaugă și un catalizator);

 aplicarea circuitului (terminalelor) prin intermediul aceluiași procedeu. S-a utilizat conexiunea cu trei fire;

 lipirea firelor de la marca tensometrică în punctele terminalelor;

 aplicarea conectorilor (prin lipire) utilizând același procedeu. S-au selectat conectori potriviti pentru ca atașarea acestora la placa de achiziție să fie posibilă.

Etapele de aplicare a mărcilor tensometrice pe suprafața epruvetei sunt ilustrate destul de sugestiv în imaginile din tabelul 5.3. 129 În același mod s-au achiziționat o serie de imagini (fig. 5.17) cu ajutorul microscopului pentru a se putea observa în detaliu aplicarea corectă a traductorilor tensometrici pe grosimea epruvetei. Modul de poziționare a traductorilor tensometrici pe suprafața fibrei în timpul procedeului de încercare mecanică este ilustrat în figura 5.19.

Studii și cercetări privind detectarea defectelor în structuri

Diana Cătălina CAZANGIU 130 În momentul când toate verificările au fost efectuate s-a procedat la începerea testului. S-a selectat viteza de lucru a mașinii și s-a procedat la începerea testării. Astfel, în figura 5.20 este prezentată etapa intermediară de încărcare a epruvetei (înainte ca încărcarea să ajungă la forța maximă).  Modulul de elasticitate la încovoiere, Ef a stratificatului compozit;

 Tensiunea de încovoiere σf;

 Rigiditatea la încovoiere Ri.

Astfel în figura 5.23 este prezentată curba caracteristică forță -deplasare pentru epruveta testată. Analizând graficul precum și ținând cont de rezultatele numerice furnizate de mașina de încercări se poate constata că forța de rupere a epruvetei a atins în timpul procesului de încovoiere valoarea maximă de 3949,04 N. Utilizând rezultatele numerice obținute de la sistemul de achiziție a datelor, s-au trasat graficele corespunzătoare deformațiilor obținute de la senzorii aplicați. Graficul din figura 5.24 ilustrează curba caracteristică tensiune -deformație obținută pentru cele două cazuri care se produc în timpul procesului de încovoiere: tracțiune (albastru) și compresiune (roșu). Aceste date au fost achiziționate de la senzorii poziționați pe suprafețele superioară și cea inferioară a epruvetei. Utilizând sistemul de achiziție tip MISTRAS și software-ul specific AEWin for PCI2 s-au putut înregistra o serie de informații privind sănătatea structurală a epruvetei. Astfel se poate observa în figura 5.28 redarea semnalelor acustice furnizate de cei trei senzori.

Studii și cercetări privind detectarea defectelor în structuri

Diana Cătălina CAZANGIU 134 S-au selectat culori diferite de redare pentru semnalele provenite de la fiecare senzor în parte, astfel: cu roșu este marcat semnalul provenit de la primul senzor, cu albastru este redat semnalul de senzorul al doilea iar cu violet este reprezentat semnalul furnizat de senzorul al treilea. Conform teoriei analizei și procesării semnalelor, termenul "hit" se referă la un semnal de emisie acustică al cărui nivel depășește un prag de amplitudine stabilit. În același mod ca și la încercarea anterioară s-a obținut un fișier text cu datele numerice furnizate de către mașina de încercare la încovoiere care a fost convertit apoi in fișier tip xls.

Pe baza acestor informații s-a trasat curba caracteristică forță -deplasare pentru încercarea efectuată (Fig. 5.29).În acest caz curba caracteristică forța -deplasare obținută se prezintă diferit deoarece încercarea la încovoiere a fost oprită înainte de ruperea finală a epruvetei.

Încercarea la tracțiune cu utilizarea traductorilor tensometrici

Ca și în cazul încercărilor anterioare s-au achiziționat date atât de la mașina de încercări cât și de la sistemul de achiziție SPIDER 8 la care au fost conectați cei doi senzori tensometrici.

Datele s-au extras sub forma unor fișiere text care apoi au fost convertite în fisier xls pentru a se putea trasa graficele aferente Pe baza datelor extrase de la mașina de încercări s-a trasat curba caracteristică la tracțiune (fig. 5.32) pentru epruveta din fibră de carbon. În urma analizei graficului din figura 5.29 și a valorilor numerice achiziționate de la mașina de încercare se pot extrage informații cu privire la forța de rupere și deformația epruvetei în anumite puncte.

137

Utilizând relațiile clasice de calcul (metoda triunghiului) și pe baza valorilor numerice extrase din curba forță -deplasare s-au calculat energia totală, energia elastică și energia disipată necesare procesului de încercare la încovoiere. Acestea au fost redate grafic în figura 5.34.

Energia mecanică totală reprezintă capacitatea unui corp de a efectua un lucru mecanic.

Energia elastică este energia stocată de un corp atunci când este deformat. Energia disipată reprezintă energia eliminată de corp sub formă de căldură în timpul deformației. În acest caz de solicitare datorită faptului că încercarea s-a efectuat până la ruperea totală a epruvetei se poate observa pe grafic că există o cantitate semnificativă de enegie disipată.  Un control tip knob (buton rotativ) cu display digital pentru setarea valorii forței de rupere;

 Un indicator tip meter cu display digital pentru afișarea valorii rezistenței la încovoiere;

 5 indicatoare numerice tip display digital pentru afișarea valorii modulului de elasticitate (E), rigidității la încovoiere (Ri), momentului de inerție față de axa principală (Iz), volumului (V) și masei volumice a epruvetei (ρ). (5.1) -Modulul de elasticitate:

    p bh L L L F bh L L L E       3 2 1 2 1 3 2 1 2 1 4 4 3 4 4 3  ;
(5.2)

-Rigiditatea la încovoiere: Boxplot -ul este o reprezentare grafică care arată distribuția unei variabile în diferite cazuri. În cazul de față această variabilă este considerată valoarea amplitudinii semnalului provenit de la senzori în timpul încercării de încovoiere în 4 puncte a epruvetei.

z i I E R   , unde 12
3 bh I z  , ( 5
Cuartila Q1 este acea valoare dintr-o serie de valori, pentru care 25 % din valorile seriei sunt sub Q1 și 75% peste Q1.

Cuartila Q3 este acea valoarea dintr-o serie de valori pentru care 75% din valorile seriei sunt sub Q3 și 25% peste Q3.

Mediana unui set de valori măsurate este valoarea care cade în mijloc când valorile măsurate sunt aranjate în ordinea mărimii.

Percentila este valoarea unei variabile sub care se încadrează ("cade") un anumit procent din observații.

Valoarile aberante (outliers) sunt considerate valorile mai mari decât Q3+1,5IQR sau valori mai mici decât Q1-1,5IQR. Intervalul IQR este reprezentat grafic printr-un dreptunghi ("cutie"). În interiorul său se află mediana reprezentată grafic prin o linie orizontală. Intervalele (Xmin , Q1) și (Q3, Xmax) sunt reprezentate de câte o linie ("mustață") trasată în continuarea dreptunghiului.

Studii și cercetări privind detectarea defectelor în structuri

Diana Cătălina CAZANGIU 144 Figura 5.42 ilustrează analiza comparativă (BOXPLOT) pentru rezultatele furnizate de cei trei senzori acustici utilizați în timpul încercării. Astfel se poate observa că pentru cele trei seturi de date valoarea minimă este 0, ceea ce este absolut normal pentru acest caz de achiziție.

Valoarea maximă a amplitudinii se poate regăsi în cazul datelor provenite de senzorul 3, situat în partea stângă a epruvetei. Aceasta rezultă că în acest caz microfisurile cât și delaminarea s-au propagat și au ajuns la un nivel critic mult mai rapid în acea zonă a epruvetei. Utilizând procedura aplicată în calculul caractristicilor primei epruvete, s-au extras valorile numerice ale forței de rupere și deplasărilor specifice în punctele semnificative. Acestea s-au înregistrat în tabelul 5.5.

m s f f   2 .
Pentru a micșora erorile apărute în timpul procesării unui semnal, de cele mai multe ori se utilizează tehnica "ferestrelor de ponderare" (window). Cele mai des utilizate "ferestre de ponderare" sunt ferestrele Hamming, Hanning, Blackman, Bartlett, Cebyshev, Kaiser şi fereastra triunghiulară.

Utilizând datele furnizate de sistemul acustic de achiziție, s-a proiectat o aplicație LabView (DC_3 Fig. 5.43 și Fig. 5.44) care să efectueze analiza spectrală a semnalelor furnizate de senzori. Datele numerice în prealabil salvate separat în fișiere cu extensia .lvm au fost introduse în algoritm utilizând un VI specific -Read from measurement file. Pentru obținerea spectrului de frecvențe (atât magnitudinea semnalului cât și faza) s-a utilizat un instrument virtual existent în LabView (Spectral Measurements) unde s-a selectat tipul de fereastră (în cazul de față s-a optat pentru fereastra de tip Hamming) și tipul de măsurători dorite (Magnitude -RMS în cazul de față). Pentru reprezentarea grafică a semnalelor, atât cel inițial căt și cele pentru magnitudine și fază s-au utilizat 3 osciloscoape de tip Graph. Pentru obținerea valorilor magnitudinii și ale fazei s-a utilizat un instrument de procesare a semnalului (Transformata Fourier).

Procesarea datelor obținute în urma încercării la tracțiune

Pe baza curbei caracteristice forță -deplasare în cazul tracțiunii, s-au extras valori ale forței de rupere și ale deplasărilor în 12 puncte semnificative. Acestea au fost înregistrate în tabelul 5.6. Cunoscându-se că încercarea de tracțiune a fost excentrică, pentru calculul rezistenței la tracțiune și a elongației specifice, s-au utilizat cele două relații de bază din rezistența materialelor [Deutsch, 1979]: 155

           z iz y iy W M W M A p  , ( 5
Pentru cazul considerării deformației la mijlocul epruvetei, s-a utilizat aplicația DC_2 și sau obținut rezultatele prezentate în panoul din figura 5.58. În tabelul 5.6 sunt redate valorile numerice ale forței de rupere și deformației specifice în câteva puncte semnificative de pe curba caracteristică forță -deformație. Analizând graficul din figura 5.59 și calculând coeficientul de corelație se poate observa că între cele două șiruri de valori există o foarte bună corelație (coeficient de corelație  1) distribuția fiind liniar ascendentă; cu creșterea forței de rupere crește și tensiunea de încovoiere.

Se poate afirma că între cele două șiruri de valori există o corelație puternică, pozitivă și liniară. Pe baza datelor din tabel s-au trasat curbele de variație a tensiunii de încovoiere în funcție de forța de rupere (Fig. 5.62), variația modulului de elasticitate în funcție de forța de rupere (Fig. 5.63) și variația rigidității în funcție de forța de rupere (Fig. 5.64).

Rezultate pentru încercarea la tracțiune

Afișarea rezultatelor ultimelor 6 valori ale caracteristicilor mecanice ale materialului este ilustrată în figura 5.67. Se poate observa că pentru cazul epruvetei testate rezistența maximă la tracțiune nu a depășit valoarea admisibilă. Acest lucru este absolut normal deoarece încercarea la tracțiune a fost oprită înainte de ruperea finală a epruvetei.

Utilizând aplicația DC_4 s-au calculat atât rezistențele la tracțiune cât și elongațiile specifice în 12 puncte esențiale (valorile acestora au fost extrase din curba caracteristică forțădeplasare) ale încercării. Rezultatele obținute s-au centralizat în tabelul 5.9.

Ținându-se cont de rezultatele din tabelul de mai sus și utilizând programul specific ORIGIN s-au trasat graficele de variație a rezistenței de tracțiune în funcție de forța de rupere (Fig. 5.68) și variația elongației specifice în funcție de forța de rupere (Fig. 5.69). Analizând graficul din figura 5.69 și ținând cont de valoarea coeficientului de corelație (r = 0,994) se poate spune că între cele două șiruri de valori corelația este putenică, pozitivă dar neliniară. Creșterea forței de rupere va determina creșterea exponențială a elongației specifice. Graficul din figura 5.70 ilustrează variația modulului de elasticitate la tracțiune în funcție de forța de rupere aplicată. În urma calculelor coeficientului de corelație (r = 0,493) și analizând graficul se poate constata că între cele două serii de valori există o corelație slabă și neliniară.

Valoarea modulului de elasticitate crește exponențial până în momentul când se produce prima fisură în material după care începe să scadă exponențial. Valoarea maximă a temperaturii în timpul experimentului a fost atinsă exact în momentul apariției delaminării (Fig. 5.76). Astfel, datorită forței de rupere, apar tensiuni în interiorul materialului ceea ce conduc la creșterea temperaturii acestuia și implicit la dezlipirea straturilor de fibră de carbon.

În Fig. 5.76 este ilustrată harta termică a zonei în care s-a produs delaminarea. Se poate observa, că datorită ruperii fibrelor, apare un gol între straturi și implicit o valoare mai redusă a temperaturii (16.6 C). De asemenea, în zona rolelor de apăsare se pot observa mici arii care au temperatură mai ridicată, acestea fiind date de particulele de material după ce s-a produs delaminarea. Curba variațiilor temperaturii medii din zona selectată este ilustrată în figura 5.77.

Analizând graficul se poate observa un maxim al temperaturii medii de aproape 20 C. Cu ajutorul uneltelor programului ALTAIR s-au trasat graficele de variație a temperaturii medii în timp (Fig. 5.83 și Fig. 5.84) înainte și după producerea delaminării.

Pentru realizarea acestui lucru s-a selectat o zonă de pe suprafața epruvetei (considerată critică) și s-au trasat curbele de variație a temperaturii pentru cele două cazuri. Urmând același procedeu s-au trasat curbele de variație a temperaturilor maxime la suprafața epruvetei în zona delimitată înainte de producerea delaminării (Fig. 5.85) și după delaminare (Fig. 5.86).

Se poate observa că înainte de producerea delaminării temperatura din zona selectată scade după care crește până la ruperea finală. S-a analizat și cazul producerii fisurii epruvetei. În acest caz, conform hărților termice obținute înainte de producerea experimentului (Fig. 5.88) și după finalizare acestuia (Fig. 5.89) 171 se poate observa o creștere a temperaturilor pe zona selectată. Astfel înainte de efectuarea tracțiunii temperatura maxima la suprafața epruvetei a avut valoarea de 17,18C iar după producerea fisurii temperatura a atins valoarea de 18,47C. S-au calculat temperaturile medii pe zona selectată și astfel s-au obținut graficele de variație a temperaturilor medii înainte (Fig. 5.90) și după producerea defectului (Fig. 5.91). În acest caz se observă o scădere a temperaturii medii pe zona delimitată până la producerea defectului după care temperatura crește brusc până la ruperea totală. -fac explicite variantele și contribuția acestora la satisfacerea diverselor criterii de decizie;

-utilizează un sistem de ponderi explicite pentru criteria;

-se bazează pe capacitatea de judecată a celui care ia deciziile.

Analiza multicriterială stabilește o ierarhizare a variantelor prin referirea la o mulțime explicită de obiective care au fost identificate și pentru care s-au stabilit anumite criterii măsurabile de evaluare a gradului de îndeplinire a acestora, oferint totodată mai multe modalități de agregare a datelor referitoare la criterii pentru obținerea indicatorilor globali de performanță pentru fiecare variantă în parte.

Caracteristica de bază a analizei multicriteriale este accentul pus pe puterea de judecată a decidentului la stabilirea obiectivelor și criteriilor, estimarea ponderilor relative pentru evaluarea contribuției fiecărei variante la îndeplinirea fiecărui criteriu.

Analiza criterială a constat în parcurgerea a 5 etape, respectiv:

-stabilirea criteriilor;

-determinarea ponderii fiecărui criteriu;

-identificarea tuturor variantelor;

-acordarea unei note;

-calcularea produselor dintre notele N şi coeficientul de pondere.

Stabilirea criteriilor:

În prima etapă a acestei analize s-au stabilit care sunt criteriile pentru o metodă avansată de detectare a defectelor din structuri. Aceste criterii sunt:

-Preţul sistemului de detectare a defectelor (criteriul P);

-Precizia de detectare (criteriul R);

-Facilitatea de aplicare a sistemului de detectare a defectelor (criteriul F);

-Siguranţa în funcţionare (criteriul S);

-Nivelul de detectare a defectelor (criteriul N);

-Marja de eroare (criteriul E);

-Gradul de integrabilitate în interiorul materialelor (criteriul G).

Determinarea ponderii fiecărui criteriu

Această etapă se finalizează prin calculul unor coeficienţi de pondere. Astfel, se alcătuieşte un tabel pătratic, în care se trec atât pe linii cât şi pe coloane denumirea criteriilor selectate în prima etapă. În acest tabel se compară fiecare criteriu, unul cu celălalt, trecându-se în căsuţele corespunzătoare o serie de valori care reprezintă importanţa criteriului ales în comparaţie cu celelalte.

Coeficienţii de pondere se calculează cu formula FRISCO, astfel [Bobancu, 2012]:

2 5 0 crt i N p , m p p           , ( 5.8)
unde: p este suma punctelor obţinute pe linie de elementul luat în calcul; Δp este diferenţa dintre punctajul elementului luat în calcul şi punctajul elementului de la ultimul nivel; m este numărul criteriilor depăşite de către criteriul luat în calcul; Ncrt este numărul de criterii considerat și Δp' este diferenţa dintre punctajul elementului luat în calcul şi punctajul primului element.

Pentru efectuarea calculelor coeficientului de pondere s-a creat o aplicație DC_5 utilizând mediul de programare grafic -LabVIEW (Fig. 5.95). Astfel, s-au efectuat calculele pentru cazul considerat iar valorile au fost introduse în tabelul 5.10.

Tabel 5.10. Calculele asociate coeficienților de pondere.

P R F S N E G Puncte Nivel Pondere P 1 0 0 0 0 0 1 2 5 1.42 R 1 1/2 0 1/2 0 1 0 3 4.5 2 F 1 1 1/2 0 0 0 1/2 3 4.5 2 S 0 1/2 1 1/2 1 1 1/2 4.5 1 5 N 1 1 1 0 1/2 0 1/2 4 2.5 3.33 E 1 0 1 0 1 1/2 0 3.5 3 2.5 G 0 1 1/2 1/2 1/2 1 1/2 4
2.5 3.33

Identificarea tuturor variantelor

Având în vedere că în acest caz se compară cele trei metode de detectare a defectelor aplicate în cadrul testărilor mecanice, variantele vor fi:

-Varianta (a): metoda de detectare a defectelor prin utilizarea mărcilor tensometrice;

-Varianta (b): metoda de detectare a defectelor prin utilizarea senzorilor acustici; 175 -Varianta (c): metoda de detectare a defectelor prin utilizarea termografiei IR. Codul sursă conține atât controale și indicatoare de tip numric cât și o serie de operatori matematici de tip scădere. Secvențele 2 și 3 ale programului conțin o serie de structuri de programare tip Formula Node unde relațiile de calcul sunt inserate în limbaj C. Cea de-a treia secvență conține trei structuri de programare -Formula Node -dar și 3 operatori matematici elementari pentru calcule compuse (adunare multiplă).

Acordarea unei note

Nota se alege între 1 şi 10 (de altfel aceasta trebuie să fie un număr întreg) şi se acordă fiecărei variante, conform fiecărui criteriu. Notele vor fi trecute în tabelul 5.11. În urma rezultatelor numerice obținute după efectuarea calculelor se poate afirma că metoda de detectare a defectelor prin utilizarea senzorilor acustici este de preferat a se aplica atunci când structura este în funcționare, oferind totodată rezultate de precizie bună datorită senzorilor care pot detecta apariția unei fisuri în profunzime. La ora actuală există o mare varietate de senzori acustici foarte performanți, o mare parte putând fi integrați direct în structura compozitului și au capacitatea de comunicație wireless. Deși precizia de detectare a defectului nu este atât de bună, și mărcile tensometrice sunt acceptate a se utiliza în cadrul unor sisteme de monitorizare a integrității structurale. Termografia IR este mai mult o metodă de control a calității structurii, neputând fi utilizată atunci când structura este în funcționare. Această tehnică nu are nicidecum precizia sistemelor care folosesc senzori acustici dar în oarecare măsură poate detecta unele defecte de suprafață.

Discuții

După cum s-a arătat pe parcursul acestui capitol, materialul epruvetei a avut un comportament diferit în zonele unde au fost plasați cei trei senzori acustici. Astfel, în figura 5.100 se poate observa că prima zonă critică apare în capătul din stânga al epruvetei, în zona senzorului S3. Se poate observa pe osciloscop că prima creștere în amplitudine o are semnalul provenit de la senzorul 3 (marcat cu albastru).

Harta termică a epruvetei din timpul experimentului dovedește acest lucru. Odată apărut în structura materialului, defectul se propagă spre centrul epruvetei după cum se poate vedea în imaginea termografică din partea dreaptă. De asemenea semnalul provenit de la senzorul 1

(situat în centrul epruvetei) , marcat cu culoare roz, crește în amplitudine depășind nivelul celorlalte două semnale. Consultând graficul se poate observa că magnitudinea medie a semnalului acustic obținut de la senzorul S1 depășește cu mult valorile magnitudinii semnalelor provenite de la senzorii S2 și S3.

Utilizând aceleași date numerice obținute în urma analizei spectrale, s-a trasat graficul de variație a magnitudinii semnalelor acustice furnizate de senzorii S1, S2 și S3. Pe grafic s-a marcat cu cu roșu evoluția amplitudinii semnalului provenit de la senzorul S1, cu verde este ilustrată variația amplitudinii semnalului de la S2 iar cu albastru este reprezentată variația amplitudinii semnalului furnizat de senzorul S3. Și acest grafic demonstrează că primul defect apărut în timpul experimentului este situat în zona S3 după care se propagă spre zona S1.

În zona senzorului S1 valorile devin critice și se produce ruperea epruvetei. Aplicarea metodei termografia IR a demonstrat că temperatura de la suprafața epruvetei variază în timpul experimentului în funcție de forța aplicată asupra epruvetei. Astfel, se poate observa în figura 5.103 că temperatura de la suprafața epruvetei crește odată cu apariția primului defect al materialului.

De asemenea, s-a realizat o comparație între datele obținute pe cale experimentală, în urma încercării la încovoiere în 4 puncte și rezultatele numerice obținute în urma simulării comportamentului unei epruvete din material compozit stratificat la încovoiere în 4 puncte. Utilizându-se funcțiile statistice predefinite din programul Microsoft Excel, s-a calculat coeficientul de corelație atât pentru rezultatele obținute în urma simulării dar și pentru datele furnizate de testele experimentale. Pentru partea de simulare s-a obținut un coeficient de corelație cu valoarea 1 iar pentru rezultatele experimentale coeficientul de corelație a avut valoarea de 0,999167. În concluzie, se poate observa un grad de corelare bun al rezultatelor obținute din testul experimental și modelul virtual.

CONCLUZII

Analizând rezultatele obținute în urma experimentelor efectuate asupra epruvetelor din material compozit stratificat armat cu fibră de carbon, în diferite condiții de solicitare, se pot identifica următoarele concluzii: De regulă, îmbunătăţirea performanţelor metodelor de analiză nedistructivă a materialelor, presupune pe lângă conceperea de noi materiale şi sisteme cu caracteristici superioare și utilizarea unor sisteme senzoriale integrate în structura materialului compozit.


În acest capitol sunt evidențiate concluziile finale ale cercetărilor efectuate, contribuţiile autorului precum și valorificarea rezultatelor cercetărilor.

CONCUZII FINALE

Teza de doctorat şi-a propus efectuarea unor cercetări în domeniul metodelor de analiză nedistructivă a sistemelor prin prin detectarea defectului încă din faza incipientă, indiferent de metoda de detectare utilizată..

Obiectivele ştiinţifice

Concluzii privind analiza FEM pentru regimul de zbor la punct fix

În urma analizei cu elemente finite a palei proiectate s-au putut identifica o serie de concluzii referitoare atât la partea de modelare, cât şi a comportării structurii în condiţiile de solicitare impuse:

 modelul geometric 3D proiectat prezintă avantajul că o astfel de pală are greutate ultrauşoară datorită introducerii spumei în locul nervurilor de susţinere existente în cazul palelor de la alte elicoptere cunoscute;

 în cazul regimului de zbor la punct fix se observă că, în zona bucşilor, pe lonjeron, apar deformaţii critice ce au valoarea maximă de 0,006 %;

 valoarea deplasarii maxime a palei (226 mm) se poate considera ca fiind acceptabilă în condiţiile de solicitare (zbor staţionar) şi ţinând cont de dimensiunile geometrice ale palei;

 tensiunea maximă obţinută pe lonjeron (78 N/mm 2 ) relevă faptul că acesta prezintă o rigiditate mare;

De regulă, la palele elicopterelor învelişul preia în mare parte eforturile exercitate asupra structurii acestora. Şi în acest caz de solicitare apar tensiuni echivalente critice pe suprafaţa lateral interioară a învelişului în zona lonjeronului.

S-a efectuat o analiză statică structurală privind variaţia tensiunilor echivalente pe învelişul palei atunci când rotorul este oprit, singura încărcare a palei fiind propria greutate.

Studii și cercetări privind detectarea defectelor în structuri

În urma analizei comparative pentru cele două cazuri de încărcare (regim de zbor la punct fix şi încărcarea greutăţii proprii) s-au identificat valori mai mari ale tensiunilor echivalente, pe înveliş pentru cazul primului regim de zbor. Tensiunile critice se dezvoltă de regulă în zona bucşilor.

Pentru lonjeron, tensiunile echivalente mai mari apar pentru cazl încărcării proprii şi sunt localizate în zona de încastrare.

Concluzii privind analiza FEM în regimul de zbor cu înaintare

Aplicarea unui regim de zbor cu înaintare în cadrul analizei structurale cu FEM poate conduce la obţinerea unor rezultate deosebit de relevante pentru inginerii proiectanţi din domeniul aerospaţial.

După cum s-a observat în capitolul anterior, regimul de zbor cu înaintare implică două cazuri distincte de analiză:

 cazul palei avansante;

 cazul palei reculante.

Considerând datele de intrare identice cu cele ale unui caz real de zbor, s-au putut determina valori ale unghiurilor de incidenţă α diferite pentru cele două cazuri de încărcare.

Acest lucru a condus la rezultate diferite ale tensiunilor von Mises pentru cazurile de solicitare studiate.

Studiind hărţile de tensiuni atât pe lonjeron cât şi la nivelul învelişului se pot identifica valori semnificativ mai mari ale tensiunilor echivalente dezvoltate pe pala avansantă. Acest lucru este absolut normal pentru regimul de zbor studiat.

S-a efectuat o analiză comparativă a valorilor tensiunilor la tracţiune şi compresiune pentru regimul de zbor cu înaintare, considerând cele două cazuri de solicitare care se produc în timpul încărcării. Atât pentru lonjeron cât şi în cazul învelişului s-au evidenţiat tensiuni relativ mai ridicate pentru cazul palei avansante, acestea apărând în apropierea zonei de încastrare.

Ca o concluzie finală se poate sublinia că rezultatele unei analize structurale sunt deosebit de valoroase, putând servi în cazul integrării unui sistem de monitorizare a sănătăţii structurii palei. Hărţile de tensiuni şi deformaţii obţinute pot ajuta la determinarea locaţiilor de plasare a senzorilor în cadrul structurii.

Concluzii privind analiza FEM a epruvetei din material compozit stratificat

Cercetarea teoretică s-a orientat pe lângă analiza structurală a palei de elicopter și pe analiza structurale ale unei epruvete din material compozit stratificat. În acest scop s-a utilizat metoda elementului finit, metodă extrem de des utilizată în ultima vreme pentru estimăriale nivelului de tensiune și deformație.

Analiza structurală cu metoda elementelor finite (MEF) s-a efectuat ţinând cont de proprietăţile mecanice ale materialelor determinate din încercările mecanice. Apropierea cantitativă şi calitativă de realitate a soluţiei oferite de metoda elementelor finite depinde în mare măsură de tipul elementului finit utilizat în analize, de tipul de material utilizat în analiză, de metodologia de modelare pentru atingerea unei convergenţe legate de soluţia finală, de modalitatea de aplicare a condiţiilor de fixare, etc.

Compararea rezultatelor teoretice cu cele experimentale au scos în evidență un grad bun de corelare a acestora, acest lucru putându-se observa din graficul comparativ 4.49, prezentat spre finalul capitolului 4.

Studiul MEF s-a bazat pe metodologia modernă de simulare a materialelor compozite ținând cont de proprietățile structurale ale fiecărui strat. Pe baza acestui tip de modelare, există posibilitatea să se poată obține informații de tip deplasare, tensiune, deformație în orice strat al compozitului stratificat, precum și la interfața dintre straturi.

Valoarea maximă a tensiunii von Mises (528,733 MPa) se observă în zona de centru a epruvetei (acolo unde este aplicată sarcina de solicitare) și unde apare o zonă de concentratori de tensiune.

Capitolul  metoda electrorezistivă deși este mai ieftină (de aceea a fost aplicată de mulți cetcetători), poate detecta numai deplasările din interiorul materialului dar nu are abilitatea de a detecta fisurile din material;

 termografia cu infraroșu, este utilă ca și metodă de control, oferă informații în ceea ce privește temperaturile de la suprafața unui material dar nu poate pătrunde în material mai adânc și nici nu este o tehnică integrabilă.

CONTRIBUȚII PERSONALE ȘI ORIGINALE

Prezenta teză de doctorat şi-a propus un studiu amplu al metodelor nedistructive (NDTnon destructive techniques) utilizate, bazat pe referinţe de specialitate şi găsirea soluției optime de analiză care să permită detectarea unor defecte structurale încă din faza incipientă pentru materialeler compozite stratificate.

În urma determinării metodei optime și a obiectivelor, pe parcursul cercetării şi elaborării tezei au fost conturate numeroase contribuţii personale ale autorului dintre care se pot menţiona:

Contribuții originale teoretice

Privind studiile teoretice efectuate în această teză de doctorat se pot enumera următoarele contribuții originale aduse de autor:

 proiectarea conceptuală a structurii de masă minimă a unei pale de elicopter ușor păstrând în totalitate funcțiile acesteia;

 proiectarea conceptuală a unui model 3D de lonjeron care să ofere suficientă rezistență și rigiditate palei de elicopter fără a se utiliza nervurile de susținere care se găsesc în componența altor tipuri de pale;

 realizarea unei metodologii de calcul cu metoda elementelor finite pentru calculul palei de elicopter în diferite condiții de solicitare: zbor la punct fix, zbor cu înaintare cu cele două cazuri (pală avansantă și pală reculantă) și cazul greutății proprii;

 obținerea hărților de tensiuni și deformații atât în structura lonjeronului cât și de-a lungul învelișului în scopul poziționării senzorilor unui sistem de monitorizare a integrității structurilor;

Studii și cercetări privind detectarea defectelor în structuri

 realizarea unei analize comparative statistice a comportării mecanice a lonjeronului și învelișului pentru cele patru cazuri de solicitare studiate;

 elaborarea unei rutine de programare în MATLAB pentru realizarea graficelor de analiză statistică.

Contribuții originale experimentale

 Realizarea unor eșantioane de probă din material compozit stratificat armat cu fibră de carbon;

 Proiectarea unor standuri experimentale pentru încercările mecanice efectuate asupra eșantioanelor: încercare la încovoiere în 4 puncte și încercare la tracțiune;

 Elaborarea unor programe de calcul utilizând mediul de programare grafică, LabVIEW (DC_1, DC_2 și DC_3), pentru obținerea caracteristicilor mecanice ale materialului testat;

 Elaborarea unul program LabVIEW (DC_4) pentru realizarea analizei spectrale a semnalelor acustice furnizate de cei 3 senzori aplicați pe suprafața epruvetei;

 Elaborarea unui program LabVIEW pentru calculul indicatorilor și coeficienților implicați în analiza multicriterială;

 Depistarea unor defecte structurale de suprafață survenite în timpul efectuării încercărilor mecanice, prin analiza hărților termografice;

 Identificarea unor defecte de structură de profunzime prin analiza magnitudinii semnalelor acustice, a formei și delay-ului acestora;

 Conturarea şi sintetizarea, pe baza rezultatelor obţinute şi a metodelor studiate, a concluziilor privind experimentele efectuate.

VALORIFICAREA CERCETĂRII

DIRECȚII VIITOARE DE CERCETARE

Ținând cont de rezultatele obținute din cadrul cercetării doctorale, atât pe partea teoretică cât și pe cale experimentală, domeniul detectării și evaluării defectelor prin metode nedistructive deschide noi perspective de aprofundare a acestuia și de abordare a unor direcții conexe ca:

-Studiul comportării materialelor avansate inteligente în diferite condiții de solicitare;

-Adaptarea metodelor de inspecție prin emisie acustică la structuri compozite existente în domeniul aerospațial și elaborarea unei metode rapide și eficiente de diagnostic prin utilizarea unor senzori integrabili cu transmisie wireless ;

-Dezvoltarea și îmbunătățirea proprietăților materialelor compozite, pe baza analizei acestora prin utilizarea metodei de detectare a defectelor prin emisie acustică;

-Dezvoltarea unor sisteme avansate de monitorizare a integrității structurilor din domeniul aerospațial, care să fie capabile să identifice și să localizeze defectul și apoi să izoleze și să stabilizeze zona avariată astfel încât aeronava să poată ateriza în siguranță. 7400000 10.5235000 658.01000 3105.6300000 10.9570000 684.51000 3237.8200000 11.3986000 632.50000 2977.5100000 10.5318000 658.50000 3108.0400000 10.9652000 685.01000 3240.6400000 11.4070000 633.00000 2979.8600000 10.5402000 659.00000 3110.2100000 10.9735000 685.51000 3242.9600000 11.4153000 633.50000 2981.9900000 10.5485000 659.50000 3112.9200000 10.9818000 686.01000 3245.6200000 11.4237000 634.01000 2984.9000000 10.5570000 660.00000 3115.3900000 10.9902000 686.50000 3248.0000000 11.4318000 634.51000 2987.5700000 10.5653000 660.51000 3117.8900000 10.9987000 687.00000 3250.5200000 11.4402000 635.01000 2989.8200000 10.5737000 661.01000 3120.3100000 11.0070000 687.50000 3253.1200000 11.4485000 635.51000 2992.4000000 10.5820000 661.51000 3122.5700000 11.0153000 688.00000 3255.1600000 11.4568000 636.00000 2994.8400000 10.5901000 662.01000 3125.4600000 11.0237000 688.51000 3257.8700000 11.4653000 636.50000 2997.8400000 10.5985000 662.50000 3127.6300000 11.0318000 689.01000 3260.4200000 11.4736000 637.00000 2999.7400000 10.6068000 663.00000 3130.3700000 11.0402000 689.51000 3262.8000000 11.4820000 637.50000 3002.4000000 10.6152000 663.50000 3132.7600000 11.0485000 690.01000 3265.2600000 11.4903000 638.01000 3005.1300000 10.6237000 664.00000 3135.3300000 11.0568000 690.50000 3267.3700000 11.4985000 638.51000 3007.7400000 10.6320000 664.51000 3137.9200000 11.0653000 691.00000 3270.2600000 11.5068000 639.01000 3010.2300000 10.6403000 665.01000 3140.1500000 11.0737000 691.50000 3272.5200000 11.5152000 639.51000 3012.5500000 10.6487000 665.51000 3143.0100000 11.0820000 692.00000 3275.0400000 11.5235000 640.00000 3015.2300000 10.6568000 666.01000 3145.3600000 11.0903000 692.51000 3277.6400000 11.5320000 640.50000 3017.6200000 10.6652000 666.50000 3147.6400000 11.0985000 693.01000 3279.9000000 11.5403000 641.00000 3019.8300000 10.6735000 667.00000 3150.2700000 11.1068000 693.51000 3282.7500000 11.5487000 641.50000 3022.4700000 10.6818000 667.50000 3152.7400000 11.1151000 694.01000 3284.9100000 11.5570000 642.01000 3025.0900000 10.6903000 668.00000 3155.5800000 11.1235000 694.50000 3287.6800000 11.5652000 642.51000 3027.9800000 10.6987000 668.51000 3157.6300000 11.1320000 695.00000 3290.1100000 11.5735000 643.01000 3030.0500000 10.7070000 669.01000 3160.3500000 11.1403000 695.50000 3292.2600000 11.5818000 643.51000 3032.5000000 10.7153000 669.51000 3162.9800000 11.1487000 696.00000 3294.8200000 11.5902000 644.00000 3035.0800000 10.7235000 670.01000 3165.2900000 11.1570000 696.51000 3297.1600000 11.5987000 644.50000 3037.4600000 10.7318000 670.50000 3167.9400000 11.1652000 697.01000 3300.1500000 11.6070000 645.00000 3039.7100000 10.7402000 671.00000 3170.3700000 11.1735000 697.51000 3302.4200000 11.6153000 645.02000 3039.7900000 10.7405000 671.50000 3173.0400000 11.1818000 698.01000 3304.8000000 11.6237000 645.50000 3041.9500000 10.7485000 672.00000 3175.4300000 11.1902000 698.50000 3307.3000000 11.6318000 646.01000 3045.0200000 10.7570000 672.51000 3177.8300000 11.1987000 699.00000 3309.6200000 11.6401000 646.51000 3047.4600000 10.7653000 673.01000 3180.5100000 11.2070000 699.50000 3312.2500000 11.6485000 647.01000 3049.8600000 10.7736000 673.51000 3182.6200000 11.2153000 700.00000 3314.4500000 11.6568000 647.51000 3052.7700000 10.7820000 674.01000 3185.3400000 11.2237000 700.50000 3316.9300000 11.6652000 648.00000 3055.0600000 10.7902000 674.50000 3187.5800000 11.2318000 701.00000 3319.5000000 11.6735000 648.50000 3057.8100000 10.7985000 675.00000 3190.1200000 11.2402000 701.50000 3321.5800000 11.6818000 649.00000 3059.9400000 10.8068000 675.50000 3192.8900000 11.2485000 702.00000 3324.4600000 11.6902000 649.50000 3062.5100000 10.8152000 676.00000 3195.1500000 11.2568000 702.51000 3326.5600000 11.6987000 650.01000 3065.4300000 10.8237000 676.51000 3197.9600000 11.2653000 703.01000 3329.1800000 11.7070000 650.50000 3067.5500000 10.8318000 677.01000 3200.1800000 11.2737000 703.51000 3331.4900000 11.7153000 651.00000 3070.2700000 10.8402000 677.51000 3202.9000000 11.2820000 704.01000 3333.6700000 11.7237000 651.50000 3072.6900000 10.8485000 678.01000 3205.4400000 11.2903000 704.50000 3336.4100000 11.7318000 652.01000 3075.4700000 10.8570000 678.50000 3207.7500000 11.2985000 704.98000 3338.5600000 11.7398000 652.51000 3077.8900000 10.8653000 679.00000 3210.7900000 11.3068000 705.50000 3341.2800000 11.7485000 653.01000 3080.2800000 10.8736000 679.50000 3213.0600000 11.3152000 706.00000 3343.5800000 11.7568000 653.51000 3083.0200000 10.8820000 680.00000 3215.6500000 11.3235000 706.51000 3346.2500000 11.7653000 654.00000 3085.3800000 10.8902000 680.51000 3218.0600000 11.3320000 707.01000 3348.9300000 11.7737000 654.50000 3087.9900000 10.8985000 681.01000 3220.7100000 11.3403000 707.51000 3351.0100000 11.7820000 655.00000 3090.5800000 10.9068000 681.51000 3223.3100000 11.3487000 708.01000 3353.8000000 11.7903000 655.50000 3093.0100000 10.9151000 682.01000 3225.5900000 11.3570000 708.50000 3356.1000000 11.7985000 656.00000 3095.6200000 10.9235000 682.50000 3228.1800000 11.3652000 709.00000 3358.7800000 11.8068000 656.51000 3097.8600000 10.9320000 683.00000 3230.5300000 11.3735000 709.50000 3361.2000000 11.8152000 657.01000 3100.6100000 10.9403000 683.50000 3233.1300000 11.3818000 710.00000 3363.8200000 11.8235000 657.51000 3102.9800000 10.9487000 684.00000 3235.4900000 11.3902000 710.51000 9100000 11.8403000 738.00000 3498.7700000 12.2902000 765.01000 3621.3600000 12.7403000 711.51000 3370.7200000 11.8487000 738.51000 3501.5700000 12.2987000 765.51000 3623.6500000 12.7487000 712.01000 3372.6100000 11.8570000 739.01000 3503.5900000 12.3070000 766.01000 3624.9000000 12.7570000 712.50000 3375.0500000 11.8652000 739.51000 3506.3100000 12.3153000 766.51000 3626.5900000 12.7653000 713.00000 3378.0400000 11.8735000 740.01000 3508.3200000 12.3237000 767.00000 3628.3300000 12.7735000 713.50000 3380.0200000 11.8818000 740.50000 3510.7300000 12.3318000 767.50000 3630.6100000 12.7818000 714.00000 3382.5200000 11.8902000 741.00000 3513.6700000 12.3402000 768.00000 3632.4600000 12.7902000 714.51000 3384.5200000 11.8986000 741.50000 3515.9700000 12.3485000 768.50000 3634.5500000 12.7985000 715.01000 3387.1100000 11.9070000 742.00000 3518.6000000 12.3568000 769.01000 3636.5500000 12.8070000 715.51000 3389.5600000 11.9153000 742.51000 3520.8500000 12.3653000 769.51000 3638.6000000 12.8153000 716.01000 3391.6000000 11.9236000 743.01000 3523.5500000 12.3737000 770.01000 3640.9500000 12.8237000 716.50000 3394.2300000 11.9318000 743.51000 3526.1800000 12.3820000 770.51000 3643.1100000 12.8320000 717.00000 3396.4900000 11.9402000 744.01000 3528.1400000 12.3903000 0400000 13.1902000 795.00000 3736.6100000 13.2402000 798.01000 3750.8700000 13.2903000 792.50000 3726.1500000 13.1985000 795.50000 3739.3600000 13.2485000 798.51000 3752.6900000 13.2986000 793.01000 3728.2900000 13.2070000 796.00000 3741.2800000 13.2568000 799.00000 3755.4800000 13.3068000 793.51000 3730.3000000 13.2153000 796.50000 3744.0000000 13.2652000 799.50000 3757.3900000 13.3152000 794.01000 3732.8200000 13.2237000 797.01000 3746.0700000 13.2737000 800.00000 3760.2100000 13.3235000 794.51000 3734.6800000 13.2320000 797.51000 3748.5400000 13.2820000 ANEXA 4

Rezultate obținute la încerc area de încovoiere în 4 puncte pentru epruveta D1 de la sistemul de achiziție SPIDER8 -7969.9905 -7642.83844 -13340.32591 -15503.3116 3.234 692.5 -7969.9905 -7642.83844 -13349.97184 -15503.3116 3.238 693.0 -7969.9905 -7642.83844 -13359.15844 -15503.3116 3.24 693.5 -7969.9905 -7642.83844 -13368.34505 -15503.3116 3.242 694.0 -7969.9905 -7642.83844 -13377.99098 -15503.3116 3.244 694.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.248 695.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.25 695.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.252 696.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.254 696.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.256 697.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.26 697.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.264 698.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.266 699.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.27 699.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.272 700.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.274 700.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.276 701.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.28 701.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.282 702.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.284 702.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.286 703.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.29 703.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.292 704.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.294 704.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.296 705.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.298 705.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.302 706.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.304 706.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.306 707.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.308 707.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.312 708.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.314 708.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.316 709.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.318 709.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.322 710.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.324 710.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.326 711.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.328 711.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.33 712.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.334 712.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.336 713.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.338 713.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.34 714.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.342 714.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.346 715.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.348 715.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.35 716.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.352 716.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.356 717.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.358 717.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.36 718.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.362 718.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.366 719.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.368 719.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.37 720.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.372 720.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.374 721.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.378 721.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.38 722.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.382 722.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.384 723.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.386 723.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.388 724.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.392 724.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.394 725.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503

m/m

Senzor SB m/m 725. 5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.398 726.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.4 726.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.404 727.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.406 727.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.408 728.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.41 728.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.412 729.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.416 729.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.418 730.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.42 730.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.422 731.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.424 731.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.426 732.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.43 732.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.432 733.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.434 733.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.436 734.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.438 734.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.442 735.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.444 735.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.446 736.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.448 736.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.452 737.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.454 737.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.456 738.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.458 738.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.46 739.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.464 739.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.466 740.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.468 740.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.47 741.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.474 741.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.476 742.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.478 742.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.48 743.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.484 743.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.486 744.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.488 744.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.49 745.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.492 745.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.496 746.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.498 746.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.5 747.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.502 747.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.506 748.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.508 748.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.51 749.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.512 749.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.516 750.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.518 750.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.52 751.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.522 751.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.528 752.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.53 753.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.532 753.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.534 754.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.538 754.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.54 755.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.542 755.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.544 756.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.546 756.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.548 757.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.55 757.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.552 758.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.554 758.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.556 759.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.558 759.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.56 760.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.562 760.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.564 761.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.566 761.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.568 762.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.57 762.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.572 763.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.574 763.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.576 764.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.58 764.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.582 765.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.584 765.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.586 766.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.588 766.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.59 767.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.592 767.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.594 768.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.596 768.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.6 769.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.602 769.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.604 770.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.606 770.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.608 771.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.61 771.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.614 772.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.616 772.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.618 773.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.62 773.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.622 774.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.624 774.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.626 775.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.628 775.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.63 776.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.632 776.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.634 777.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.636 777.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.638 778.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.64 778.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.642 779.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503

m/m

Senzor SB m/m 779. 5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.646 780.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.648 780.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.65 781.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.652 781.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.656 782.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.658 782.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.66 783.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.662 783.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.664 784.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.664 784.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.666 785.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.666 785.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.666 786.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.668 786.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.67 787.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.67 787.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.672 788.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.674 788.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.676 789.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.678 789.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.68 790.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.682 790.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.684 791.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.686 791.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.688 792.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.69 792.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.692 793.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.694 793.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.696 794.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.698 794.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.7 795.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.704 795.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.706 796.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.708 796.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.71 797.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.712 797.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.714 798.0 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503.3116 3.716 798.5 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -15503

▪ ▪ ▪ ▪ ▪ o o ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ UNIVERSITE

INTRODUCTION

La détection et l'évaluation des défauts est un processus utilisé afin d'estimer la durée de vie restante d'une structure dont la performance doit persister au-delà du temps établi au début. Le concept de Surveillance de l'Intégrité des Structures (Structural Health Monitoring -SHM) concerne le diagnostic de l'état d'intégrité des matériaux constituantes d'une structure. Cet état peut être altéré en temps par des multiples facteurs comme : l'usure de la structure due à la fatigue des matériaux, l'action des paramètres de l'environnement, ainsi que l'apparition des évènements accidentelles.

Partant de ces considérations, la thèse doctorale intitulée Caractérisation des processus d'endommagement des matériaux composites à base de fibres de carbone propose de développer une étude originelle, avec du potentiel dans la création d'un système optimale pour la détection des défauts des matériaux composites depuis la phase initiale. Le travail suit systématiquement un parcours de recherche théorique et expérimentale. Il débute de la générale -l'étude des méthodes de dépistage des défauts connues et utilisées en présent il continue par l'étude des senseurs et des systèmes de senseurs pouvant être intégrés dans les matériaux composites, principallement de ceux utilisés en industrie. Les expérimentations effectuées utilisent trois méthodes differentes de détection des défauts et, finalement, est élaborée une analyse multicritères pour identifier la méthode optimale de détection des défauts qui pourrait être utilisée pour le contrôle et, aussi, pour la suivi en temps réel.

Le mémoire de recherche est structuré en six chapitres, débutant avec une introduction dans le sujet abordé et se finalise par la présentation systémique des conclusions générales et la description des contributions originales de l'auteur.

Dans le premier chapitre, Introduction, est présentée l'importance et l'actualité de la recherche pour l'industrie. Le deuxième chapitre -Etude bibliographique dans le domaine de recherche est dédié aux méthodes de détection des défauts et d'analyse de la qualité du fonctionnement et à la description détaillée du concept de Surveillance de l'Intégrité des Structures.

Les Objectifs de la recherche doctorale, ainsi que la motivation du thème de recherche sont présentés dans le chapitre trois.

Le quatrième chapitre, Contributions à la modélisation et à la simulation des structures, contient sept sous chapitres et contient les suivantes phases de recherche théorique :

 analyse des plaques stratifiées composites planes rectangulaires;  simulation du comportement du matériau composite stratifié armé avec fibre carbone sous conditions de chargement en fléchissement en quatre points ;  comportement mécanique d'une pale d'hélicoptère léger dans des différents scenarios de simulation du vol (stationnaire, en avancement, sous le propre poids). Le cinquième chapitre -Contributions expérimentales est divisé en trois sous-chapitres dont le deuxième est dédié à la conception de l'expérimentation afin de déterminer les caractéristiques mécaniques du composite stratifié armé aux fibres carbone sous deux sollicitations : fléchissement en quatre points et traction, par trois méthodes -tensométrie électro résistive, acoustique et thermographie infrarouge. Tous les essayes ont été effectuées sur les installations du Groupe d'Etude de Matériaux Hétérogènes appartenant au département Génie Civil d'Egletons de l'université de Limoges.

Les conclusions de la recherche théorique et expérimentale, les éléments d'originalité et les contributions de l'auteur de la thèse doctorale se retrouvent dans le chapitre six. Dans le même chapitre sont mises en évidence les publications dans les documents des manifestations scientifiques et dans des revues de spécialité élaborées par l'auteur dans le domaine de la thèse. On a considéré que la pale est formée, constructivement, de quatre composantes principales : longeron (élément de support), mousse (élément de remplissage), couverture et cylindre. Les matériaux et leurs caractéristiques ont été extraits des standards techniques de spécialité [EDH, 1976] et [CMH, 2002].

Août, 2015

MODELISATION DES STRUCTURES

Prenant comme base les caractéristiques de matériau présentées dans la section précédente, le modèle géométrique de l'éprouvette a été élaboré directement dans le logiciel d'analyse avec élément finie Hypermesh/Hyperworks. Le matériau a été considéré comme stratifié et symétrique. La structure de l'éprouvette en matériau composite laminé est présentée dans la figure 4.3.

SIMULATION DES REPONSES DES STRUCTURES ANALYSEES

Dans la partie introductive a été précisé que l'étape de prétraitement de l'analyse avec élément fini consiste en trois opérations principales :

 discrétisation de la structure;  établissement des conditions limite (introduction des encastrements dans le système);  précision des chargements sur la structure. Dans ce cas, pour l'analyse avec élément fini, ont été utilisés les logiciels spécifiques HyperMesh & Radioss.

Pour le cas de l'éprouvette considérée, celle-ci a été discrétisée en 66 éléments de type shell. La force de chargement était la force réelle (obtenue par des tests physiques de fléchissement des différentes éprouvettes), appliquée sur les 66 noeuds, en résultant une force de 59, 8 N sur chacun d'eux (fig. 4.5).

La simulation du comportement de l'éprouvette en matériau composite stratifié s'est réalisée en considérant le cas classique du fléchissement en quatre points. L'établissement des conditions limite a supposé l'introduction des contraintes géométriques/mécaniques dans la structure de la pale d'hélicoptère. Ainsi, on a considéré que la pale sera encastrée dans la zone des cylindres (où elle est accrochée au rotor), l'autre but restant libre.

Dans la figure 4.9 est représenté le mode d'introduction des contraintes géométriques/mécaniques dans la zone des cylindres. Les contraintes dans les deux cylindres ont été réalisés par l'intermédiaire des éléments rigides de type RBE2 (Rigid body elements), comme dans la figure 4.9, b. la rotation autour de l'axe OX est restée libre. L'introduction des chargements dans le système a consisté en l'identification des types de forces et couples qui agissent sur la pale dans un cas réel, leur calcul et leur application sur le modèle 3D de la structure de la pale. Les caractéristiques aérodynamiques nécessaires aux calcules ont été extraites de la documentation technique spécifique [EDH, 1976]. A base des formules aérodynamiques de la littérature [START_REF] Postelnicu | performanţele şi construcţia elicopterelor[END_REF], la distribution des vitesses et des forces sur chaque élément ont été calculés.

Pour le cas de l'analyse structurelle, la portance, la résistance à l'avancement et la force centrifuge ont été appliquées comme des forces distribuées sur le nombre des noeuds de chaque segment de la pale sur l'extrados et aussi sur intrados (la distance par rapport au bord d'attaque étant considérée égale à 25 % de la longueur de la corde), comme dans la figure 4 D'habitude, pendant un cycle de sollicitation à la fatigue, apparaissent non seulement des déplacements mais aussi des déformations et différentes contraintes.

Dans ce sens, la figure 4.12 présent schématiquement, la distribution des valeurs de la déformation locale sur le longeron -l'élément qui a les plus grandes déformations. Comme on peut observer, la zone de déformation maximale apparaît dans la partie intérieure latérale de la région d'encastrement. La carte de la distribution von Misses est illustrée dans la figure 4.13 et on observe que la valeur maximale de la contrainte est de 78 N/mm 2 , ce qui signifie que la structure présente une bomme rigidité.

Résultats de l'analyse FEM pour le régime de vol avec avancement (vitesse v=220 km/h)

Par vol avec avancement est, généralement accepté ce régime de vol qui implique une translation de l'appareil entier. Dans le cas de l'analyse linéaire-élastique de la pale, la suivante hypothèse de calcul a été considéré : afin d'obtenir l'équilibre des forces agissant sur la pale en avance et aussi sur celle reculant, des différents valeurs, positives et négatives, du pas angulaire ont été calculées. Les calculs ont été effectués en utilisant les formules extraites de la documentation de spécialité.

Résultats de l'analyse FEM pour la pale reculant α=0,51 (F = 3800 N)

Dans le cas de l'analyse linéaire-élastique de la pale, les simulations ont été effectuées sur la pale en avance et aussi sur celle reculant avec un chargement maximale de 3800 N. Ainsi, la carte des contraintes von Misses maximales est celle illustrée dans la figure 4.14. Il est observable sur l'image qu'on peut identifier une très petite zone de contraintes critiques sur le latéral intérieure du longeron.

Résultats de l'analyse comparative pour les cas de sollicitation appliqués

A la suite de l'analyse FEM pour les deux régimes de vol -stationnaire et avec avancement, ont été obtenues des séries des résultats numériques des contraintes maximales qui sont réunies dans le Tableau 4.1. Sur ces résultats a été effectuée une analyse comparative pour les quatre cas étudiés : stationnaire, sous le chargement de la masse propre, pour la pale en avance et pour la pale reculant. A base des valeurs du Tableau 4.1 a résulté le graphique de représentation comparative de la variation de la contrainte équivalente maximale pour les quatre cas de sollicitation : 01 -vol stationnaire, 02 -sous le chargement du propre poids, 03 -pour la pale en avance et 04 -pour la pale reculant. La représentation graphique est réalisée par le logiciel spécifique aux calculs MATLAB (MATrix LABoratory), en utilisant des routines spécifiques (fig. 4.17). En analysant le graphique on observe que sur la couverture (marquée en rouge) se développent des contraintes beaucoup plus grandes que celle au niveau du longeron (couleur bleu), les valeurs maximales se manifestant dans le cas de la pâle en avance. A base des résultats numériques obtenus de l'analyse FEM pour les deux régimes de vol, ont été effectués de calculs concernant les différences entre les contraintes en traction et en compression pour les cas de la pale en avance et reculant, ainsi que le cas de vol au point fixe et le vol sous le poids propre. Les résultats sont centralisés dans le Tableau 4.2. En utilisant les valeurs du Tableau 4.2 ont résulté les graphiques de variation des contraintes de traction et de compression sur le longeron et aussi au niveau de la couverture pour les quatre cas de sollicitation : 1 -pale en avancement, 2 -pale reculant, 3 -vol stationnaire (au point fixe) et 4 -vol sous propre poids. Dans la figure 4.22 est comparativement illustrée la variation des contraintes de traction sur la couverture et sur le longeron dans les quatre cas de sollicitation. On peut observer que les contraintes les plus grandes apparaissent dans le cas de la pale en avancement et le minimum est rencontré pour le vol sous propre poids. Conformément à la représentation graphique ; les valeurs des contraintes développées sur la couverture sont plus grandes que celles sur le longeron.

CONTRIBUTIONS EXPERIMENTALES

INTRODUCTION

Afin de déterminer la réponse du système de dépistage des défauts dans des différentes conditions de sollicitation, ont été effectuées des séries d'essayes en utilisant trois techniques différentes de dépistage : des jauges résistives, la méthode acoustique et la thermographie infra rouge (IR). Dans ce but, deux types d'essayes mécaniques ont été effectuées :

 tests de fléchissement en quatre points ;  tests de traction composée. Des éprouvettes en matériau composite stratifié armé avec de fibre carbone ont été soumises aux deux types de tests. Le matériau choisi est celui qui, de par sa résistance et légèreté, est souvent utilisé dans la construction des structures aérospatiales mais aussi pour des différentes composantes d'automobiles.

Dans le présent chapitre sont présentés les détails de la conception de l'expérimentation comme : choix de la structure, sélection de la méthode expérimentale, description de l'installation expérimentale, le mode de obtention des données expérimentales. A la fin du chapitre, les résultats sont systématisés et interprétés et sont présentées les conclusions identifiées pendant et après la fin de l'expérimentation.

CONCEPTION DE L'EXPERIMENTATION

Choix de la structure

Les éprouvettes ont été découpées des plaques stratifiées armées avec de fibre carbone et racine époxydique. La fabrication des plaques a suivi des technologies consacrées [Roşu, 2010], [Mitu, 2013]. Les éprouvettes étaient réalisées en matériau stratifiés avec trois couches pour la traction et avec dix couches pour le fléchissement en quatre points. La découpe des éprouvettes à des dimensions correspondant à chaque type de sollicitation a été réalisée sur un dispositif de découpage Proxxon 27070 (D), avec un disc diamanté de 80 mm en diamètre et une épaisseur de 2 mm. Les dimensions des éprouvettes pour les tests de fléchissement en quatre points sont détaillées dans le Tableau 5.1 et leur formé est présentée dans la figure 5.1.

Choix de la méthode expérimentale

Comme déjà a été précisé dans l'introduction, deux types des essayes mécaniques ont été préférés:

 fléchissement en quatre points;  traction. Parmi les méthodes expérimentales ont été choisies les suivantes trois :  avec des jauges électriques résistives ;  méthode acoustique (seulement le fléchissement) ;  thermographie infrarouge (IR).

Description de l'installation expérimentale

Tests de fléchissement en quatre points par des traducteurs acoustiques

Dans le but de tester au fléchissement en quatre points la deuxième éprouvette (D2) a été utilisée la même machine ZWICK/ROELL Z 300 dont les caractéristiques sont déjà présentées plus hautes. Pour déterminer les déplacements dans le matériau pendant les tests, la méthode par jauges électriques résistives a été utilisée. Les microfissures et les délaminations, qui peuvent se manifester dans l'éprouvette durant les tests, ont été détectées par un système de dépistage basé sur l'émission acoustique fourni par la compagnie MISTRAS Holding (Fig. 5.5) et équipé par trois senseurs acoustiques de type NANO 3, de même production . Dans la figure 5.9 est présenté le montage expérimental pour les tests de fléchissement.pour acquisitionner des images les plus claires possibles de la variation de températuresur la surface de l'éprouvette, derière le dispositif de fixation a été placée une plaque noire (qui a l'émissivité égale à 1).

La figure 5.10 présente le montage utilisé pour les tests de traction.

Il faut mentionner que pour les deux expérimentations avec la caméra thermographique, dans la proximité de l'éprouvette a été placé un thermomètre pour mesurer la température ambiante au début des tests. Au moment d'accomplissement des vérifications les tests ont pu commencer par le choix de la vitesse développée par la machine. Ainsi, dans la figure 5.15, est présentée l'étape intermédiaire de chargement de l'éprouvette (avant que le chargement arrive à la valeur maximale). La rupture totale de l'éprouvette est illustrée dans la figure 5.16. On peut observer la destruction des fibres dans la partie supérieure et, aussi, dans la partie inférieure de l'éprouvette testée.  contrainte de fléchissement σf;  rigidité de fléchissement Ri. Ainsi, dans la figure 5.17 est présentée la courbe caractéristique force -déplacement pour l'éprouvette testée. En analysant le graph et en tenant compte des résultats numériques fournis par la machine d'essaye, on peut constater que la force de rupture de l'éprouvette a atteint, pendant le fléchissement, la valeur maximale de 3949,04 N.

En utilisant les résultats numériques obtenus du système d'acquisition es données, ont été tracés les graphs correspondant aux déformations. Le graph de la figure 5.17 illustre la courbe caractéristique force -déformation obtenue pour les deux cas se manifestant pendant le fléchissement : traction (bleu) et compression (rouge). Ces données sont obtenues des senseurs positionnés sur les surfaces supérieure et inférieure de l'éprouvette.

Tests de fléchissement en quatre points par des transducteurs acoustiques

Sur la surface de l'éprouvette ont été appliqués quatre senseurs de type jauge électrique résistive, comme ceux présentés plus haut et, aussi, trois senseurs acoustiques de type NANO 3. Ceux-ci étaient placés sur la surface de l'éprouvette à des certaines distances, pour détecter les microfissures de leur aire d'action (figure 5.18). Un fichier texte avec des données numériques fournisses par la machine d'essaye au fléchissement a été obtenu de même manière et, suivant, transformé en fichier de type .xls.

A base de ces informations a été tracée la courbe caractéristique force -déplacement pour les tests effectués (Fig. 5.21). Elle a une allure différente parce que le test de fléchissement a été arrêté avant de la rupture finale de l'éprouvette. Pour une analyse correcte du signal acoustique, l'activité des signaux a été examinée dans l'intervalle de temps de 0 -100 s (Fig. 5.27). Dans les premières 55 s secondes le signal est nul. Au moment t=56 s on observe une augmentation de la tension provenant du senseur S3, ce qui démontre que dans la zone de celui-ci se manifeste un phénomène critique dans la structure du matériau de l'éprouvette: pratiquement un défaut se produit là, dans la zone du S3. La propagation du défaut se perpétue jusque dans la zone du senseur S1 ou le phénomène devient beaucoup plus intense: la tension du signal augmente jusqu'à 2V. Après cet épisode, le signal garde un niveau acceptable (1 V) jusqu'au moment t= 200 s et, ensuite, le signal S1 recommence de grandir jusqu'à la valeur de 22 V au moment t=240 s (Fig. 5.28), quand un phénomène majeur de destruction apparaît. On peut observer que la forme des signaux est différente d'un senseur à l'autre, ce qui mène à la conclusion que le matériau se comporte différemment dans chaque zone. De l'analyse des signaux acoustiques on peut déduire que la première zone critique est dans l'aire du senseur S3 (ca va être ultérieurement démontré par thermographie infrarouge). De là, le défaut se propage vers le centre de l'éprouvette (zone du senseur S1), où les contraintes deviennent critiques et se produit la rupture.

Tests de tractions avec des jauges électriques résistives

Traitement des données obtenues par tests de traction

A base de courbe force -déplacement dans le cas de la traction, ont été extraites des valeurs de la force de rupture et des déplacements en 12 points signifiantes (Tableau 5.3). Afin de déterminer la résistance à la traction et l'élongation spécifique, en utilisant les équations spécifiques de la résistance des matériaux [Deutsch, 1979], a été élaborée une application (programme DC_4) dans LabVIEW. Dans la figure 5.21 est présenté le panneau de cette application pour le calcul des caractéristiques mécaniques à la traction. Le panneau contient deux modules : un en cadre vert pour l'introduction des données et, un autre, en cadre rouge pour les résultats.

Résultats des tests de traction

Les résultats des dernières six valeurs des caractéristiques mécaniques du matériau sont présentés dans la figure 5.33. On peut observer que pour l'éprouvette testée, la résistance maximale de traction de dépasse pas la valeur admissible, ce qui est normale parce que l'essaye de traction a été arrêté avant la rupture finale de l'éprouvette.

A l'aide de l'application DC_4 ont été calculées les résistances à la traction et les élongations spécifiques en 12 points essentiels (leurs valeurs étaient extraites de la courbe forcedéplacement) de l'expérimentation. La valeur maximale de la température durant l'essaye a été atteinte exactement au moment du début de la délamination (Fig. 5.36). Dû à la force de rupture, les contraintes internes développées dans le matériau produisent l'augmentation de la température et, implicitement, au décollage des couches en fibre carbone. Dans les zones des rouleaux d'appui existent des aires avec une température plus élevée. Le moment de la rupture finale est illustré dans la figure 5.37, où on peut observer, sur la carte thermique (Fig. 5.37, a), des zones de température très basse dues au fait que les couches superficielle sont déjà rompues.

Tests de traction

Par le logiciel Altair a pu être réalisée une analyse des variations de température avant et après l'apparition du défaut. Dans les figures 5.38 et 5.39 sont présentées les cartes thermiques avant et après l'essaye de torsion. En les analysant, on observe que la température maximale de l'éprouvette avant l'expérimentation a été de 17,18C; alors qu'après l'expérimentation elle était de 18,47C. En comparaison avec le cas de délamination où la température a une variation fréquente, dans le cas de la fissure, la température a des variations très petites et décroît lentement jusqu'au moment de la délamination pour augmenter après, brusquement, à la valeur critique (Fig. 5.41).

ANALYSE MULTICRITERES A BASE DES SOLUTIONS SELECTIONEES POUR LA COMPARAISON DES TROIS SYSTEMES SELECTIONNES DE DETECTION DES DEFAUTS

L'analyse multicritères consiste en cinq étapes, respectivement :  établissement des critères ;  détermination du poids de chaque critère ;  identifications de toutes variantes ;  allocation d'un qualificatif ;  calcul des produits entre les qualificatifs N et les coefficients de poids. L'application permet de calculer tous les indicateurs nécessaires pour une telle analyse. Les données sont introduites dans la partie gauche du panneau, alors que les résultats sont affichés dans le panneau de la partie droite. Parce que les données d'entrée sont très nombreuses, une programmation séquentielle de type Stacked a été préférée. Le code source contient des contrôles et des indicateurs numériques, ainsi qu'une série d'opérateurs mathématiques de type différence. Les séquences 2 et 3 du programme contient une série de structures type Formula Node; où les relations de calcul sont insérées en langage C. la troisième séquence contient trois structures de programmation Formula Node mais, aussi, trois opérateurs mathématiques élémentaires pour des calculs composés (addition multiple).

Allocation des qualificatifs

Les qualificatifs sont choisis entre 1 et 10 (d'ailleurs ils doivent être des nombres entiers) et est accordé à chaque variante, d'après chaque critère. Les qualificatifs sont dans le Tableau 5.7. Les calculs numériques ont été effectués par le programme LabVIEW DC_5.

Discutions

En conformité avec ceux montrés avant, dans ce chapitre, le matériau de l'éprouvette a eu un comportement différent dans les zones de positionnement des trois senseurs acoustiques. Ainsi, dans la figure 5.44 on peut observer que la première zone critique apparaît dans l'extrémité gauche de l'éprouvette, là où il y le senseur S3 -sur l'oscilloscope est évident que la première augmentation en amplitude est au signal provenant du senseur S3 (bleue). La carte thermique de l'éprouvette pendant l'expérimentation soutient cette observation. Une fois initié dans la structure du matériau, le défaut se propage vers le centre de l'éprouvette, comme on peut voir sur l'image thermographique du côté droit. Aussi, le signal provenant du senseur S1 (placé au centre de l'éprouvette), marqué en rose, augment en amplitude tel qu'il dépasse les niveaux des deux autres signaux. De même, en utilisant les résultats numériques fournis par le programme DC_4, a été tracé la variation de l'amplitude moyenne pour les signaux provenant des trois senseurs (Fig. 5.45)on peut observer que l'amplitude moyenne du signal acoustique obtenu du senseur S1 dépasse de loin les valeurs des signaux provenant des senseurs S2 et S3. Avec les mêmes valeurs numériques de l'analyse spectrale a été représentée la variation des amplitudes des signaux acoustiques des senseurs S1 (rouge), S2 (vert) et S3 (bleue). D'ici, aussi, est visible que le premier défaut apparu pendant l'expérimentation est situé dans la zone du senseur S3 et, ensuite, il se propage vers la zone de de S1, où les valeurs deviennent critiques et l'éprouvette se rompe. L'application de la méthode thermographique infrarouge IR a démontré que la température à la surface de l'éprouvette se modifie pendant l'expérimentation en fonction de la force appliquée : la température de surface augment en même temps avec l'apparition du premier défaut du matériau. Les résultats expérimentaux au fléchissement en quatre points ont été, aussi, comparés avec les résultats numériques résultant d'une simulation du comportement d'une éprouvette en matériau composite stratifié fléchi en quatre points. Dans la figure 5.48 sont comparées: la carte des déformations obtenue par simulation, la carte des températures à la surface de l'éprouvette fournie par la caméra thermographique et l'image de l'éprouvette en phase finale de rupture. Ainsi est démontrée, encore une fois, l'augmentation de la température dans la zone où apparaît un défaut. En utilisant les fonctions statistiques prédéfinies dans le logiciel Microsoft Excel, le coefficient de corrélation a été calculé pour les résultats de la simulation et, aussi, pour ceux fournis par l'expérimentation. Pour la simulation, le coefficient de corrélation était égale à l'unité et pour l'expérimental il a résulté en valeur de 0,999167. On peut conclure d'ici un dégrée élevé de corrélation entre les résultats expérimentaux et ceux du modèle virtuel.

Diana Cătălina Cazangiu. Caractérisation des processus d'endommagement des matériaux composite à base de fibres de carbone 39 CHAPITRE 6.

CONCLUSIONS FINALES. CONTRIBUTIONS ORIGINNELLES. VALORISATION DES RESULTATS. DIRECTIONS DE DEVELOPPEMENT DE LA RECHERCHE

La thèse doctorale intitulée Caractérisation des processus d'endommagement des matériaux composite à base de fibres de carbone a envisagé des recherches théoriques et expérimentales dans le domaine du contrôle non-destructif appliqué aux matériaux composites stratifiées renforcés avec de la fibre carbone utilisés, généralement, dans l'industrie aérospatiale mais aussi dans d'autres domaines industrielles. Son but a été d'étudier les systèmes de dépistage des défauts depuis leur moment d'apparition pour n'importe quelle méthode d'investigation utilisée. En règle générale, l'amélioration des performances des méthodes d'analyse nondestructive des matériaux, suppose la conception des matériaux nouveaux et des systèmes ayant des caractéristiques supérieures, ainsi que l'utilisation des systèmes sensoriels intégrés dans la structure du matériau composite.

CONCLUSIONS FINALES

Les Objectifs de la recherche doctorale, établis dans une étape initiale, ont été intégralement accomplis et se sont matérialisés sous forme des produits innovants avec caractère d'originalité.

Dans le chapitre dédié à l'Etude bibliographique dans le domaine de recherche a été réalisée une synthèse des méthodes d'évaluation non-destructives des systèmes du point de vue des leurs performances, des phénomènes physiques statuant à leur base, du mode d'utilisation et du matériel nécessaire. A été aussi présenté le concept de Surveillance de l'Intégrité des Structures et ont été décrites quelques méthodes d'analyse de la qualité fonctionnelle.

En ce qui concerne l'analyse des défauts structurels, au long du temps ont été développées des différentes méthodes non-destructives basées sur des principes physiques divers comme : l'utilisation des jauges électriques résistives, l'émission acoustique, photoélasticimétrie, franges Moiré, la thermographie infrarouge, le contrôle par ultrasons, la radiographie aux rayons X, la corrélation de l'image visuelle. Toutes ces méthodes se sont basées sur des mesures directes : surveillance des chargements pour conclure sur la qualité de la structure (son intégrité).

Pour simplifier le processus d'identification des défauts structurels, il y a quelques décennies, ont été créés des standards internationaux concernant la classification de ces défauts pour des différents types de matériaux. Pour cette étude ont été utilisées des informations standardisées sur les matériaux métalliques, sur les alliages et sur les matériaux composites et leurs défauts.

Les méthodes expérimentales d'identification des défauts, présenté dans le mémoire de thèse, peuvent être appliquées à une large gamme des matériaux métalliques et aussi, composites.

Dans le chapitre dédié aux Contributions à la modélisation et à la simulation des structures ont été traité notions liées à la modélisation géométrique des structures de l'industrie aérospatiale, ont été mentionnées quelques caractéristiques des matériaux utilisés et, aussi, des relations mathématiques de base pour les phénomènes aérodynamiques. Le comportement d'une pale d'hélicoptère en conditions de vol stationnaire, avec pale en avance et réculant et pour le cas de chargement par propre poids a été simulé. De même, a été simulé le comportement d'une éprouvette en matériau composite stratifié armé avec des fibrs carbone en conditions de sollicitation au fléchissement en quatre points.

Les modèles géométriques ont été réalisés à l'aide des logiciels dédiés : CATIA et Hypermesh pour la pale et l'échantillon en matériau composite.

Conclusions concernant l'analyse FEM en régime de vol stationnaire

Comme conséquence de l'analyse FEM de la pale conçue, des multiples conclusions ont résulté concernant la modélisation et, aussi, le comportement de la structure dans des conditions de sollicitation imposées :

 le modèle géométrique 3D conçu a l'avantage qu'une tel pale est très légère du à l'introduction de la mousse à la place des nervures de renforcement existantes dans les pales des autre hélicoptères connus ;  pour le vol stationnaire, on peut observer que sur le longeron dans la zone de cylindres apparaissent des déformations critiques ayant la valeur maximale de 0,006 % ;  la valeur du déplacement maximale de la pale (226 mm) peut être considérée comme acceptable vue les conditions de sollicitation et les dimensions de gabarit de la pale ;  la contrainte maximale sur le longeron (78 N/mm 2 ) montre que celui-ci a une bonne rigidité. En règle générale, ce sont les couvertures qui ramassent en grande partie les chargements qui sont exercés sur les structures des pales. Aussi, dans ce cas de sollicitation, des tensions critiques équivalentes apparaissent sur la surface latérale intérieure de la couverture dans la zone du longeron.

Une analyse statique structurelle, concernant la variation des contraintes équivalentes sur la couverture de la pale, a été aussi effectuée dans le cas de chargement par le propre poids.

De l'analyse comparative des deux cas de chargement, ont été identifiées des valeurs plus hautes des contraintes équivalentes sur la couverture, dans la zone des cylindres, pour le régime de vol stationnaire. Pour le longeron, les contraintes équivalentes plus hautes se manifestent pour le cas du chargement per le propre poids et sont localisées plutôt dans la zone d'encastrement.

Conclusions concernant l'analyse FEM en régime de vol avec avancement

L'application d'un régime de vol avec avancement dans l'analyse structurelle avec FEM peut mener à l'obtention des résultats très relevant pour le domaine spécifique.

Comme a été montré avant, le régime de vol avec avancement implique deux cas distincts d'analyse : le cas de la pale en avancement et le cas de la pale reculant.

En considérant les données d'entrée identique à ceux d'un vol réel a été possible de déterminer des valeurs différentes des angles d'incidence  pour les deux cas de chargement, ce qui a conduit aux résultats différents des contraintes von Misses pour les cas étudiés. De l'étude des cartes des contraintes sur le longeron et au niveau de la couverture, il est possible d'identifier des valeurs plus grandes d'une manière signifiante sur la pale en avancement. De l'analyse comparative des deux cas de chargement ont résulté, pour le longeron et pour la couverture, des valeurs des contraintes beaucoup plus élevées dans le cas de la pale avec avancement, dans la proximité de la zone d'encastrement.

Comme conclusion finale, on peut souligner que les résultats d'une analyse structurelle sont très valeureux, pouvant servir dans le cas d'intégration d'un système de surveillance du comportement de la pale. Les cartes de contraintes et déformations obtenues peuvent aider pour mieux positionner les senseurs dans la structure.

Conclusions concernant l'analyse FEM de l'éprouvette en matériau composite stratifié La recherche théorique a été orientée aussi sur l'analyse structurelle d'une éprouvette en matériau composite stratifié par FEM.

L'analyse structurelle FEM a tenu compte des propriétés mécanique des matériaux, déterminées par des essayes mécaniques. L'approche quantitative et qualitative de la réalité de la solution donnée par FEM dépend en grande mesure du type d'élément choisi pour l'analyse, du type de matériau, du mode de modélisation pour atteindre la convergence liée à la solution finale, du mode d'application des liaisons etc.

La comparaison des résultats théoriques avec ceux résultés d'expérimentation a mis en évidence une bonne corrélation. L'étude FEM a été basée sur la méthodologie moderne de simulation des matériaux composites en tenant compte des propriétés structurelles de chaque couche. Ainsi il est possible d'obtenir des informations de type déplacement, contrainte, déformation dans n'importe quelle couche du composite stratifié et aussi dans les interfaces entre les strates. La valeur maximale de la contrainte von Misses (528,733 MPa) est observable dans la zone centrale de l'éprouvette (où est appliqué le chargement) et où apparaît une concentration des contraintes.

Le cinquième chapitre, Contributions expérimentales, est axé sur des tests concernant le dépistage des défauts dans les éprouvettes en matériaux composite stratifié armé avec des fibres carbone, en utilisant trois méthodes différentes : avec des jauges électriques résistives, la méthode acoustique et la thermographie infrarouge active. Ont été effectués des tests de fléchissement en quatre points et de traction sur des éprouvettes en matériau composite.

Pour le calcul des paramètres mécaniques impliqués dans les expérimentations ont été développées une série d'applications LabVIEW (DC_1, DC_2, DC_3, DC_4 et DC_5), les résultats obtenus étant utilisés pour tracer des diagrammes et courbes caractéristiques.

Afin de choisir un système de détection optimale, une analyse multicritère a été réalisée à travers laquelle les trois méthodes ont été comparées en tenant compte des avantages et des désavantages de chaque critère. Aussi pour cette analyse, l'application de calcul conçue (DC_5) s'est avérée très utile, surtout dans le cas des critères multiples de sélection. Elle a été programmée pour des calculs simultanés avec sept critères mais elle peut être utilisée, aussi, si le nombre des critères est différent.

En analysant les résultats obtenus des expérimentations sur les éprouvettes en matériau composite stratifié armé avec des fibres carbone, en conditions différentes de sollicitations, il est possible d'identifier les conclusions suivantes :

 pour le cas de sollicitation au fléchissement en quatre points, le système d'émission acoustique utilisé pour la détection des défauts dans le matériau de l'éprouvette a fourni une augmentation de l'amplitude initiale pour le senseur S3 (situé dans la partie gauche de l'éprouvette). Ça signifie que le défaut initial se produit dans la partie gauche de l'éprouvette et ensuite de propage vers son centre où va s'obtenir une amplitude maximale (celle-ci étant la zone critique) ;

 la caméra de thermographie IR a aussi détecté des températures plus hautes à la surface de l'éprouvette, de côté gauche (la zone du senseur S3) que dans la zone du senseur S2 (côté droit). La température dans la zone du senseur S1 est initialement réduite mais elle augmente dès l'apparition de la première fissure détectée per S3. Dans la zone su senseur S2 ne sont pas signalées des valeurs critiques, ce qui est confirmé aussi par les signaux captés per les senseurs acoustiques ;  l'utilisation de la caméra de thermographie IR pour la sollicitation de traction a prouvé qu'au premier moment a lieu une légère décroissance de la température sur la surface de l'éprouvette, ensuite la température augmente progressivement jusqu'au moment de la rupture pour décroître linéairement à la suite ;  les applications de calcul élaborées (DC_1, DC_2, DC_3, DC_4 et DC_5) constituent une interface agréable et sont très utiles dans les calculs de complexité réduite. L'introduction des structures avancées de programmation en langage C, en environnement graphique, a un grand avantage quand les données sont multiples et le calcul plus complexe. L'utilisation de des applications pour les calculs a conduit à des résultats numériques qui peuvent valider correctement les modèles virtuels ;  en utilisant le programme DC_5 pour l'analyse multicritères a pu être énoncée la conclusion que, parmi les méthodes étudiées, la méthode de l'émission acoustique a obtenu le meilleur classement. La technique est plus onéreuse mais les senseurs acoustiques peuvent être appliqués sur tout type de structure (à la surface ou intégrés) et ont la capacité de détecter un défaut même s'il est dans la profondeur. La méthode acoustique peut être utilisée même quand la structure est fonctionnement ;  la méthode avec des jauges électriques résistives est moins onéreuse (d'ici son utilisation fréquente), peut détecter seulement les déplacements de l'intérieure du matériau maos elle n'a pas l'habilité de détecter les fissures dans le matériau ;  la thermographie infrarouge est utile comme méthode de contrôle, offre des informations en ce qui concerne la température sur la surface d'un matériau mais elle ne peut pas pénétrer plus profondément dans matériau et elle n'est pas ni une technique intégrable.

CONTRIBUTIONS PERSONNELLES ET ORIGINELLES

La recherche de la thèse doctorale s'est proposé une étude ample des méthodes nondestructives (NDT -non destructive techniques) utilisées, basée sur des références de spécialité et de trouver la solution optimale d'analyse qui permettra la détection des défauts structurels depuis leur début, pour les matériaux composites.

Après la détermination de la méthode optimale et des objectifs, durant les recherches et pendant l'élaboration du mémoire de thèse se sont précisées des contributions personnelles de l'auteur, parmi lesquelles les suivantes peuvent être mentionnées :

Contributions originelles théoriques

En ce qui concerne les études théoriques de cette thèse doctorale, les suivantes contributions originelles de l'auteur peuvent être mentionnées :

 la conception conceptuelle de la structure de masse minimale d'une pale d'hélicoptère léger en conservant en totalité ses fonctions ;

 la conception d'un modèle 3D de longeron qui offre résistance et rigidité suffisantes à la pale d'hélicoptère sans utiliser les nervure de de renforcement qui se retrouvent dans la construction d'autres types de pales ;  la conception d'une méthodologie de calcul par éléments finis pour le calcul de la pale d'hélicoptère en différentes conditions de sollicitation : vol stationnaire, vol d'avancement avec les deux cas (pale en avancement et reculant) et chargement par le propre poids ;  l'obtention des cartes des contraintes et des déformations dans la structure du longeron et au long de la couverture dans le but de positionner les senseurs d'un système de surveillance de l'intégrité des structures ;  la réalisation d'une analyse comparative statistique du comportement mécanique du longeron et de la couverture pour les quatre cas de sollicitation étudiés ;  l'élaboration d'une routine de programmation MATLAB pour la réalisation des graphs d'analyse statistique.

Contributions originelles expérimentales

 la réalisation des échantillons/éprouvettes en matériau composite stratifié armé avec des fibres carbone ;  la conception des stands expérimentaux pour les essayes mécaniques effectués sur les échantillons : fléchissement en quatre points et traction ;  l'élaboration des programmes de calcul en utilisant l'environnement de programmation graphique LabVIEW (DC_1, DC_2 et DC_3) pour l'obtention des caractéristiques mécaniques du matériau testé ;  l'élaboration d'un programme LabVIEW (DC_4) pour l'analyse spectrale des signaux acoustiques fournis par les trois senseurs appliqués sur la surface de l'éprouvette ;  l'élaboration d'un programme LabVIEW pour le calcul des indicateurs et des coefficients impliqués dans l'analyse multicritères ;  le dépistage des défauts structurels de surface apparus pendant les essayes mécaniques, par l'analyse des cartes thermographiques ;  l'identification des défauts de structure en profondeur par l'analyse de l'amplitude des signaux acoustiques, de la forme et de leur retardement ;  la définition et la synthèse, à base des résultats obtenus et des méthodes étudiées ; des conclusions concernant les expérimentations effectués.

VALORISATION DES RESULTATS

Les recherches réalisées pendant le développement de la thèse ont fait possible l'obtention des résultats aptes d'être publiés dans des différentes apparitions. Ainsi, l'auteur a publié 15 articles dans le domaine de la thèse et dans des domaines connexes qui peuvent être structurés de la manière suivante :

 7 articles dans les documents des manifestations scientifiques côtés ISI proceedings ;  3 articles dans les documents des conférences internationales avec comité de lecture ;  5 articles publiés dans des revues nationales roumaines. Pour 9 de ces articles, Mlle Cazangiu Diana est le premier auteur et pour 1 d'entre eux et le seul auteur.

DIRECTIONS DE DEVELOPPEMENT DE LA RECHERCHE

Compte tenu des résultats théoriques et expérimentaux obtenus pendant la recherche doctorale, il est à l'évidence le domaine du détectage et l'évaluation des défauts par des méthodes non-destructives offre des nouvelles perspectives dans l'approche des directions connexes comme :

-Étude du comportement des matériaux avancés, intelligentes dans des différentes

Fig. 2 . 1 . 2 . 2 . 2 . 3 . 2 . 4 . 2 . 5 . 2 . 6 . 2 . 7 2 . 8 . 4 . 2 . 4 . 3 . 4 . 4 . 4 . 5 . 4 . 6 . 4 . 7 . 4 . 8 .Fig. 4 . 5 . 3 . 5 . 4 . 5 . 5 . 5 . 6 . 5 . 7 .Fig. 5 . 8 .Fig. 5 .Fig. 5 . 2 Fig. 5 .

 21222324252627284243444546474845354555657585525 Fig. 2.1. Interconectarea multi -domeniu în vederea proiectării sistemelor SHM Fig. 2.2. Interconectarea multi -disciplinară în vederea estimării duratei de viață a unei structuri Fig. 2.3. Rolul sistemelor SHM în diagnoza și estimarea duratei de viață a structurilor Fig. 2.4. Accidentul zborului 243 al companiei Aloha Airlines din 29 aprilie 1988 datorat coroziunii insuficient controlate în etapa de mentenanță Fig. 2.5. Avantajul din punct de vedere economic al sistemelor SHM pentru utilizatori Fig. 2.6. Senzor de emisie acustică utilizat în cadrul sistemului SHM montat în structura elicopterului Fig. 2.7 Utilizarea metodei de emisie acustică ca metodă SHM pe un avion de luptă supus unor teste de oboseală Fig. 2.8. Pelicula de senzori PZT Fig. 2.9. Montajul realizat pentru determinarea comportării la impact a structurii aeronavei Fig. 2.10. Montaj experimental pentru detectarea delaminării unei structuri de fuzelaj pentru elicopterul AW 139 Fig. 2.11 Schema "benzii inteligente" Fig. 2.12 Actuatori piezoceramici, lipiți pe învelișul compozit de carbon/epoxy al cozii unui aeronave tip F/A-18 pentru a reduce răspunsul vibrațiilor datorită fenomenelor aeroelastice (buffeting) Fig. 2.13. Exemplu de structură naturală Fig. 2.14. Exemplu de structură prelucrată Fig. 2.15. Exemplu de structură arhitecturală Fig. 2.16. Exemplu de structură mecanică Fig. 2.17. Exemplu de structură masivă Fig. 2.18. Exemplu de structură laminară Fig. 2.18. Exemple de structuri cu cadre Fig. 2.19. Exemplu de structură cu grinzi Fig. 2.20. Exemplu de structuri suspendate Fig. 2.21. Evoluția generală a materialelor/structurilor și poziția structurilor inteligente, inclusiv structurile cu sisteme SHM Fig. 2.22. Exemplu al creșterii importanței materialelor compozite la aeronavele civile Fig. 2.23. Ciclu universal de asigurare a calității funcționale Fig. 2.24. Traductor rezistiv cu fire lipite Fig. 2.25. Traductoare rezistive simple Fig. 2.26. Rozete cu două direcții de măsurare Fig. 2.27. Rozete cu trei direcții de măsurare Fig. 2.28. Polariscop circular Fig. 2.29. Franje Moiré obținute printr-o mică rotire a rețelei Fig. 2.30. Principiul detectării defectelor cu ultrasunete Fig. 2.31. Modul de așezare a două traductoare pentru utilizarea undelor Lamb Fig. 2.32. Montaj realizat pentru detectarea defectelor prin metoda corelării imaginilor video Fig. 2.33. Extragerea punctelor de calibrare Fig. 2.34. Principiul de măsurare bazat pe procedura de scanare

Tabel 2 . 3 .

 23 Clasificare standard a defectelor privind profilele și sârmele laminate la cald [STAS 6656-80].

Capitolul 2 .

 2 Stadiul actual al cercetării privind detectarea defectelor în structuri25

Fig. 2 . 1 .

 21 Fig. 2.1. Interconectarea multi -domeniu în vederea proiectării sistemelor SHM, după [Stepinski, 2013].

Fig. 2 . 2 .

 22 Fig. 2.2. Interconectarea multi -disciplinară în vederea estimării duratei de viață a unei structuri.

Fig. 2 . 3 .

 23 Fig. 2.3. Rolul sistemelor SHM în diagnoza și estimarea duratei de viață a structurilor, adaptat după [Balageas et al., 2010].

Fig. 2 . 4 .

 24 Fig. 2.4. Accidentul zborului 243 al companiei Aloha Airlines din 29 aprilie 1988 datorat coroziunii insuficient controlate în etapa de mentenanță, după [Balageas et al., 2010].

Fig. 2 . 5 .

 25 Fig. 2.5. Avantajul din punct de vedere economic al sistemelor SHM pentru utilizatori, adaptat după [Balageas et al., 2010].

Capitolul 2 .

 2 Stadiul actual al cercetării privind detectarea defectelor în structuri33 senzori sunt foarte slabe și de regulă trebuie sa fie preamplificate și procesate pentru a se elimina influența zgomotului din mediu.Sistemul SHM complex bazat pe senzorii de emisie acustică (Fig.2.6) a fost testat pe un avion de luptă (Fig.2.7). De asemenea, acest sistem de monitorizare s-a utilizat în cadrul unui experiment pe demonstratorul DC -XA -Delta.

Fig. 2 .

 2 Fig. 2.6. Senzor de emisie acustică utilizat în cadrul sistemului SHM montat în structura elicopterului, după [Cazangiu & Roșca, 2013].

Fig. 2 . 8 .

 28 Fig. 2.8. Pelicula de senzori PZT, după [Cazangiu & Roșca, 2013].

Fig. 2 . 10 .

 210 Fig. 2.10. Montaj experimental pentru detectarea delaminării unei structuri de fuzelaj pentru elicopterul AW 139: 1-cameră IR, 2-lămpi halogen,3-panou compozit, 4-computer, după [Cazangiu & Roșca, 2013].

Fig. 2 .

 2 Fig. 2.11Schema "benzii inteligente" a) Zona de siguranță a stratului extern de reparare aplicat (în această zonă nu este permisă nici o dezlipire) și zona de toleranță a defectului (în această zonă este permisă o creștere stabilă a dezlipirii; b) Conceptul de bandă inteligentă[START_REF] Baker | Composite materials for Aircraft Structures[END_REF]

Fig. 2 . 13 .Fig. 2 . 14 .

 213214 Fig. 2.13. Exemplu de structură naturală [http://www.ro.wikipedia.org].

Fig. 2 .Fig. 2 .

 22 Fig. 2.15. Exemplu de structură arhitecturală [Wells, 2010].

Fig. 2 .

 2 Fig. 2.17. Exemplu de structură masivă [ro.wikipedia.org].

Fig. 2 .Fig. 2 .

 22 Fig. 2.18. Exemplu de structură laminară [http://www.cmdingenieros.com/].

Fig. 2 .

 2 Fig. 2.19. Exemplu de structură cu grinzi, după [Wardenier et al, 2010].

Fig. 2 .Capitolul 2 .

 22 Fig. 2.20. Exemplu de structuri suspendate, după [Wells, 2010].

Fig. 2 .

 2 Fig. 2.21. Evoluția generală a materialelor/structurilor și poziția structurilor inteligente, inclusiv structurile cu sisteme SHM, adaptat după [Balageas et al., 2010].

Fig. 2 .

 2 Fig. 2.22. Exemplu al creșterii importanței materialelor compozite la aeronavele civile, adaptat după [Balageas et al., 2010].

Fig. 2 .

 2 Fig. 2.23. Ciclu universal de asigurare a calității funcționale.

Fig. 2 .

 2 Fig. 2.24. Traductor rezistiv cu fire lipite: L -lungimea totală a traductorului; B -lățimea totală a traductorului; 0 -lungimea activă a serpentinei firului fără lungimea buclei; 1 -lungimea serpentinei firului; b -lățimea serpentinei firului; 1 -elementul sensibil rezistiv; 2 -elementul purtător; 3terminalele pentru conexiuni, după [Szava et al., 2013].

Fig. 2 .Fig. 2 .Fig. 2 .

 222 Fig. 2.25. Traductoare rezistive simple, după [Szava et al., 2001].

Fig. 2 .

 2 Fig. 2.28. Polariscop circular, după [Szava et al., 2013].

Capitolul 2 .Fig. 2 .

 22 Fig. 2.29. Franje Moiré obținute printr-o mică rotire a rețelei, după [Szava et al., 2013].

Capitolul 2 .

 2 Stadiul actual al cercetării privind detectarea defectelor în structuri53 metoda chimică;

Capitolul 2 .Fig. 2 .

 22 Fig. 2.30. Principiul detectării defectelor cu ultrasunete, după [Szava et al., 2001].

Fig. 2 .

 2 Fig. 2.31. Modul de așezare a două traductoare pentru utilizarea undelor Lamb, adaptat după [Szava et al., 2001].

Fig. 2 .

 2 Fig. 2.32. Montaj realizat pentru detectarea defectelor prin metoda corelării imaginilor video, după [Szava et al., 2013].

Fig. 2 .

 2 Fig. 2.33. Extragerea punctelor de calibrare, adaptat după [Szava et al., 2013].

Fig. 2 .

 2 Fig. 2.34. Principiul de măsurare bazat pe procedura de scanare, după [Szava et al., 2013].

Fig. 3 . 1 .

 31 Fig. 3.1. Motivația economică a integrării sistemelor moderne de detectare a defectelor.

Fig. 4 .

 4 Fig.4.1. Reprezentarea sistemului de referință la plăcile plane subțiri, după[START_REF] Rades | Finite Element Analysis[END_REF].

Fig. 4 . 2 .

 42 Fig. 4.2. Modul de deformație al plăcii plane subțiri, după [Rades, 2006].Componentele deformaţiilor specifice au următoarele expresii:

  acestor plăci are la bază o serie de parametrii ce se referă la solicitare, tensiunile existente și săgeata, care se determină prin intermediul unei funcții de două variabile independente x și y. Această funcție se referă la deformarea suprafeței mediane și se exprimă ca o ecuație diferentială cu derivate parțiale a cărei soluție este dată printr-o serie.

Capitolul 4 .

 4 Contribuții la modelarea/simularea structurilor 69 Pentru cazul plăcii dreptunghiulare solicitate cu o sarcină uniform distribuită pe suprafața plăcii, se utilizeaza relația lui Sophie-Germaine sub forma[Tripa, 2001



  Fisura se va dezvolta în centrul suprafeței inferioare a plăcii solicitată la tensiuni de întindere din incovoiere. Coeficientii

3

 3

4.1. 2 .

 2 Solicitarea la încovoiere a stratificatului cu simetrie tip oglindăLa solicitarea de încovoiere, compozitele stratificate sunt supuse acţiunii unor încărcări, care conduc la apariția eforturilor Mx, My şi Mxy (Fig.4.3 ).

Fig. 4 . 3 .

 43 Fig. 4.3. Stratificat plan cu simetrie tip oglindă, solicitat la încovoiere.

 Etapa 2 . 3 . 5 . 6 .

 2356 Se definesc relațiile dintre forță și deplasare în nodurile elementelor considerate. Etapa Se utilizează relațiile forță/deplasare pentru a se defini ecuațiile dintre forțele nodale și deplasările nodale (ecuațiile vor fi introduse într-o matrice). Etapa 4. Se definește rețeaua de elemente. În această etapă se stabilește numărul gradelor de libertate ale modelului. Elementele sunt conectate în noduri. Deplasările elementului și tensiunile și solicitările sunt definite prin deplasările din nodurile elementelului. Numărul de grade de libertate al modelului dar și precizia aproximării este legată direct de numărul de elemente. Etapa Se asamblează ecuațiile globale prin aplicarea echilibrului forțelor în fiecare nod. În cadrul acestei etape, se asamblează geometria globală pornind de la cele mai mici elemente finite. Se utilizează principiul fundamental al echilibrului. Un al doilea concept fizic, că structura trebuie să rămână conectată în timpul solicitării este de asemenea aplicată pe baza ipoteei că există numai o deplasare in fiecare nod și ca deplasarea este împărțită prin elementele adiacente. Etapa În această etapă se vor obține soluțiile pentru deplasări și tensiuni. Tot aici se definesc încărcările și condițiile la limită. Pentru obținerea soluției, deplasarea sau încărcarea trebuie să se aplice în fiecare nod. Aplicarea acestei reguli asigură că numărul de necunoscute în relația tip matrice este egal cu numărul de ecuații. În nodurile fixe va exista o reacțiune dar această reacțiune este determinată după găsirea soluției pentru deplasare.

Fig. 4 . 4 .

 44 Fig. 4.4. Cele patru forţe care acţionează asupra unei aeronave în zbor, adaptat după [Cazangiu ș a., 2014].



  Material: Fibra de carbon UD  Modulul de elasticitate: E1 = E2 = 38263,9 MPa;  Modulul de forfecare: G12 = 11439 MPa;  Coeficientul lui Poisson: 12 = 0.32 Capitolul 4. Contribuții la modelarea/simularea structurilor 79 Dimensiunile de gabarit ale epruvetelor sunt centralizate în tabelul 4.1. Forma epruvetelor este ilustrată schematic în figura 4.5.

Tabel 4 . 1 Fig. 4 . 5 .

 4145 Fig. 4.5. Dimensiunile principale ale epruvetei de material compozit.

Fig. 4 . 6 .

 46 Fig. 4.6. Geometria şi dimensiunile palei de elicopter.

  STEEL (Oţel structural) pentru bucşi: E = 2,1e 5 MPa; ν = 0.3.

4. 4 .

 4 MODELAREA STRUCTURILORAvând la bază caracteristicile de material prezentate în subcapitolul anterior, modelul geometric al epruvetei s-a elaborat direct în programul de analiză cu element finit, Hypermesh/Hyperworks. S-a considerat materialul ca fiind stratificat și simetric. Astfel s-au modelat primele 5 straturi cu caracteristicile indicate în figura 4.7, după care s-a aplicat comanda Mirror pentru modelarea celorlalte.

Fig. 4 . 7 .

 47 Fig. 4.7. Caracteristicile straturilor de fibră de carbon din construcția epruvetei.

Fig. 4 . 8 .

 48 Fig. 4.8. Modelul geometric al epruvetei de fibră de carbon.

Fig. 4 . 9 .

 49 Fig. 4.9. Model 3D pala elicopter.

Fig. 4 . 10 .Capitolul 4 .

 4104 Fig. 4.10. Model 3D pala elicopter -vedere "render".

Figura 4 .

 4 Figura 4.11 ilustrează grafic introducerea materialelor în modelul 3D al palei realizat in CATIA. S-au utilizat culori diferite pentru a se identifica componentele palei.

Fig. 4 . 11 .

 411 Fig. 4.11. Introducerea materialelor în modelul 3D al palei.

Fig. 4 .

 4 Fig. 4.12 Aplicarea forței distribuite pe noduri.

Fig. 4 .

 4 Fig. 4.13 Cazul solicitării la încovoiere în 4 punct.

Fig. 4 .

 4 Fig. 4.14 Aplicarea încărcărilor și stabilirea condițiilor la limită.

Fig. 4 .Fig. 4 .

 44 Fig. 4.15 Stabilirea condițiilor de legătură (introducerea constrângerilor în sistem).

Fig. 4 .

 4 Fig. 4.17. Introducerea constrângerilor pentru zona de încastrare: a) profil zona de încastrare; b) constrângerile introduse în lonjeron în zona bucşelor.

  Lungime pală: 6,6 [m];  Rotaţia: 220 [rot/min];  Masa maximă la decolare: 1200 [kg];  Coarda profilului: 0.6 [m];  Grosimea maximă a profilului: 0.06 [m];  Viteza unghiulară: 23 [rad/s];  Altitudinea maximă: 3000 [m];  Densitatea aerului:0.9 [kg/m 3 ];  Unghiul de incidenţă: 7 [deg];  Grosime bucşi:8 [mm].

Fig. 4 .

 4 Fig. 4.18. Coarda profilului. Fig. 4.19. Grosimea maximă a profilului.

Fig. 4 .

 4 Fig. 4.20. Polarele profilului BELL/WORTMANN FX 69-H-098, după [http://airfoiltools.com/airfoil/details?airfoil=fx69h098-il].

Fig. 4 .Fig. 4 .Fig. 4 .

 444 Fig. 4.21. Poziţia palei faţă de axa orizontală (poziţia de echilibru).

Fig. 4 .

 4 Fig. 4.24.Deplasarea maximă totală δ = 226 mm (deplasare scalată).

Fig. 4 .

 4 Fig. 4.25.Deplasarea maximă Uzδ = 169 mm (deplasare scalată).

Fig. 4 .

 4 Fig. 4.26. Deformaţia locală pe lonjeron (ε = 0.006%).

Fig. 4 .

 4 Fig. 4.27.Tensiunea von Mises maximă pe lonjeron (σ = 78 N/mm 2 ).

Fig. 4 .

 4 Fig. 4.28.Tensiunea von Mises locală pe lonjeron (σ = 14 N/mm 2 ).

Figura 4 .

 4 Figura 4.28 prezintă în mod grafic distribuţia tensiunilor von Mises locală pe lonjeron.

Fig. 4 .Capitolul 4 .

 44 Fig. 4.29.Variaţia tensiunii echivalente în lungul palei.

Fig. 4 .Fig. 4 . 4 . 6 . 3 .

 44463 Fig. 4.30. Modelul pală avansantă -pală reculantă, adaptat după [EUROCOPTER EC135].

Fig. 4 .

 4 Fig. 4.32. Tensiunea von Mises maximă pe lonjeron (σ = 57 N/mm 2 ).

Capitolul 4 .

 4 Contribuții la modelarea/simularea structurilor 95 După cum se observă în imagine, s-a identificat o zonă relativ mică de tensiuni critice pe partea lateral interioară a lonjeronului.

Figura 4 .Fig. 4 .

 44 Figura 4.33 prezintă modul de distribuţie a tensiunilor von Mises locale de-a lungul lonjeronului. Se pot observa, de asemenea, zone de tensiuni critice pe partea lateral exterioară a lonjeronului, tensiunea maximă având valoarea de 25 N/mm 2 .

Fig. 4 . 4 . 6 . 4 .Fig. 4 .

 44644 Fig. 4.34. Variaţia tensiunii echivalente în lungul palei.

Fig. 4 .

 4 Fig. 4.36. Tensiunea von Mises locală pe lonjeron (σ= 48 N/mm 2 ).

Fig. 4 .

 4 Fig. 4.37. Variatia tensiunii echivalente in lungul palei.

Fig. 4 . 4 . 6 . 6 .Tabel 4 . 3

 446643 Fig. 4.38. Tensiune maximă pală σ = 66 N/mm 2 .

Fig. 4 .Fig. 4 .

 44 Fig. 4.39. Variația tensiunilor echivalente: învelis vs lonjeron.

Figura 4 .

 4 Figura 4.41 prezintă o analiză comparativă între valorile tensiunilor echivalente de pe lonjeron din zona de încastrare, pentru cazul zborului staţionar (a) şi cazul încărcării proprii (b).

Capitolul 4 .Fig. 4 .

 44 Fig. 4.41. Variaţia tensiunilor echivalente pe lonjeron: a) zbor staţionar, b) masa proprie.

Figura 4 .Fig. 4 .Fig. 4 .oo

 444 Figura 4.42 prezintă comparativ variaţia tensiunilor echivalente pe înveliş, în zona bucşilor: a) pentru pala avansantă şi b) pentru pala reculantă. După cum se observă în figură pentru cazul palei avansante valorile critice ale tensiunii echivalente sunt semnificativ mai mari (ech = 830 N/mm 2 ) decât pentru pala reculantă (ech = 216 N/mm 2 ). De asemenea, pentru cele două cazuri zona critică apare în regiunea bucşilor.

Fig. 4 .

 4 Fig. 4.44. Variaţia tensiunilor σ1 pe înveliș și lonjeron pentru cele 4 cazuri de solicitare.

4. 6 . 7 .

 67 Rezultate pentru cazul simulării solicitării epruvetei la încovoierea în 4 puncteDupă cum se observă în figura 4.46, deformația maximă s-a obținut la mijlocul lungimii epruvetei șă a avut o valoare de 17.205 mm la forța de rupere de F = 3949.4 N. Trebuie specificat că la realizarea simulării s-au utilizat datele extrase în urma experimentului real atât pentru forța de rupere cât și pentru proprietățile de material.

Fig. 4 .

 4 Fig. 4.46. Harta deformațiilor pentru epruveta din compozit stratificat.

Fig. 4 .

 4 Fig. 4.48. Harta tensiunilor la nivel microscopic (interlaminar).

Fig. 5 . 1 .

 51 Fig. 5.1. Configuraţia lamelelor stratificatului compozit, după [Mitu, 2013].

Fig. 5 . 2 .

 52 Fig. 5.2. Epruveta D1 utilizată la încercarea la încovoiere în 4 puncte: a) schița cu dimensiunile de gabarit; b) epruveta utilizată la primul test

Fig. 5 . 3 .

 53 Fig. 5.3. Epruvetă din material compozit stratificat armat cu fibră de carbon pentru încercarea la tracțiune.



  la încovoiere este caracterizată prin următoarele ipoteze:  Viteza de încercare v [mm/min] care se referă la viteza mișcării relative dintre reazeme și elementele de încărcare ale mașinii de încercare;  Efortul de încovoiere f [MPa] care reprezintă efortul nominal pe suprafața epruvetei aplicat în două puncte situate simetric față de punctul de mijloc al distanței dintre reazeme; Rezistența la încovoiere fM [MPa] care este definită ca efortul de încovoiere pe care îl suportă epruveta la încărcarea maximă;  Săgeata s [mm] -distanța pe care se deplasează un punct situat pe suprafața superioară a epruvetei față de poziția sa inițială;  Săgeata corespunzătoare rezistenței la încovoiere sM [mm] este deformația corespunzătoare forței maxime de încovoiere înregistrată în timpul încercării;  Deformarea la încovoiere f [%] care reprezintă variația dimensională a unui element de lungime aflat pe suprafața exterioară a epruvetei la mijlocul distanței dintre reazeme;  Modulul de elasticitate la încovoiere Ef [MPa]. În figura 5.4 este prezentată curba tipică efort -deformație în cazul încercării la încovoiere statică.

Fig. 5 . 4 .

 54 Fig. 5.4. Curba tipică efort -deformație la încercarea de încovoiere, adaptat după [Deutsch, 1979].

  Pentru a defini comportarea materialului compozit trebuie trasată curba caracteristică a materialului (figura 5.5), care exprimă legătura între tensiunea σ şi deformaţia specifică ε. În cursul încercării se înregistrează curba forţă -alungirea epruvetă (F -∆L). În general, curba caracteristică prezintă o porţiune liniară OA, în care lungirea epruvetei este proporţională cu forţa aplicată. Tensiunea corespunzătoare punctului A se numeşte limită de proporţionalitate.

Fig. 5 . 5 .

 55 Fig. 5.5. Curba caracteristică la tracţiune a unui material compozit, [Deutsch, 1979],

  la încovoiere în 4 puncte cu utilizarea traductorilor tensometrici Testarea epruvetei la încovoierea în 4 puncte s-a realizat pe o mașină de încercare tip ZWICK/ROELL Z 300 (fig. 5.6). Principalele detalii tehnice sunt: -Forța maximă de lucru: 300 kN; -Înălțimea spațiului de lucru: 1800 mm; -Lățimea spațiului de lucru: 630 mm; -Viteza maximă de avans: 250 mm/min.

Fig. 5 . 6 .

 56 Fig. 5.6. Stand de testare la încovoiere în 4 puncte a epruvetei din compozit armat cu fibră de carbon.

Fig. 5 . 7 .

 57 Fig. 5.7. Placa de achiziție SPIDER 8.

Fig. 5 . 8 .

 58 Fig. 5.8. Sistem de detectare a microfisurilor bazat pe metoda emisiei acustice.

Fig. 5 . 9 .

 59 Fig. 5.9. Mașina de încercări la tracțiune/compresiune tip ZWICK/ROELL Z010.

Fig. 5 . 10 .

 510 Fig. 5.10. Montaj experimental pentru încercarea la tracțiune a epruvetei din fibră de carbon.

124 5 . 2 . 3 . 4 .

 5234 Încercarea la încovoiere în 4 puncte cu utilizarea termografiei în infraroșu Pentru acest experiment s-a optat pentru o cameră termografică de ultimă generație tip FLIR SC 7000 (Fig. 5.11). Alţi parametrii importanţi luaţi în considerare în alegerea camerei au fost rezoluţia şi sensibilitatea detectorului infraroşu. Camera este dotata cu un detector InSb 320x256 pixeli ce oferă o sensibilitate satisfăcătoare. Frecvența imaginilor şi timpul de integrare sunt programabile. -Domeniul de operare în infraroşu: 1,50 µm -5,10 µm; -Numărul de pixeli: 320x256; -Intervalul de temperatură optim de operare: -20 o C ... +55 o C; -Frecvența de înregistrare a imaginilor: 170Hz -380 Hz la calitate maximă; -Soft de analiză şi control al camerei: ALTAIR.

Fig. 5 . 11 .Fig. 5 . 12 .

 511512 Fig. 5.11. Camera de termografie în infraroșu -SC FLIR 7000.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.15 Mărci tensometrice utilizate pentru determinarea deplasărilor în cazul încercării epruvetei la încovoierea în 4 puncte: tip N11 -FA -8 -350 -11 (a); tip N11 -MA -5 -120 -11 (b).

Tabel 5 . 3 .

 53 Etapele aplicării mărcilor tensometrice pe suprafața epruvetei, adaptat după [Zaharia, 2014]. Degresarea suprafeței probei Curățire suprafață Neutralizare suprafață Poziționare Lipire În scopul verificării corectitudinii aplicării și lipirii mărcilor tensometrice s-a analizat vizual zona de lipire la microscop. Astfel în figura 5.16 se poate observa detaliat marca tensometrică aplicată pe suprafața epruvetei (pe lățime).

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.16. Vizualizare cu ajutorul microscopului a mărcii tensometrice aplicate pe lățimea epruvetei.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.17. Vizualizare mărci tensometrice aplicate pe grosimea epruvetei.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.18. Montaj experimental pentru încercarea la încovoiere în 4 puncte.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.19. Detaliu cu modul de poziționare al senzorilor pe suprafața epruvetei în timpul încercării la încovoiere.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.20. Încercarea la încovoiere în 4 puncteetapa intermediară.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.21. Încercarea la încovoiere în 4 puncteetapa finală de rupere a epruvetei.

Fig. 5 . 5 . 3 . 2 .

 5532 Fig. 5.22. Modul de distrugere a senzorilor aplicați pe suprafața epruvetei.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.23. Curba caracteristică forță -deformație în cazul încovoierii în 4 puncte a epruvetei din material compozit pe bază de fibră de carbon.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.24. Curba caracteristică tensiune -deformație pentru cazul de tracțiune și compresiune achiziționată de la traductori aplicați pe suprafața superioară și inferioară a epruvetei.

Fig. 5 . 5 . 3 . 3 .

 5533 Fig. 5.25. Curba caracteristică tensiune -deformație pentru cazul de tracțiune și compresiune achiziționată de la traductori aplicați pe suprafața laterală a epruvetei.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.26. Modul de plasare a senzorilor acustici pe suprafața epruvetei.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.27. Montajul experimental pentru încercarea la încovoiere în 4 puncte -epruveta D2.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.28. Variația semnalelor acustice provenite de la cei 3 senzori (Hits vs Timp).

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.29. Curba caracteristică forță -deplasare pentru încercarea la încovoiere în 4 puncte (epruveta D2).

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.30. Curba caracteristică tensiune -deformație pentru cazul de tracțiune și compresiune achiziționată de la traductori aplicați pe suprafața laterală a epruvetei.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.31. Curba caracteristică Tensiune -deformație pentru cazul de tracțiune și compresiune achiziționată de la traductori aplicați pe suprafața superioară și inferioară a epruvetei.

Fig. 5 .Fig. 5 .

 55 Fig. 5.32. Curba caracteristică la tracțiune pentru epruveta D3.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.34. Reprezentarea grafică a forței de rupere, energiei totale, energiei elastice și energiei disipate în funcție de forța de rupere.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.35. Trasarea pantei F/δ necesare în calculul modulului de elasticitate la încovoiere al epruvetei D1.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.36. Panoul aplicației LabVIEW pentru calculul la încovoiere în 4 puncte (cu considerarea pantei) -(program DC_1).

Figura 5 .

 5 Figura 5.37 și 5.38 ilustrează cele două cadrane ale diagramei (codul de programare LabVIEW) pentru aplicația elaborată. Se poate observa că pe lângă elementele de introducere a datelor inițiale și cele de afișare a rezultatelor, diagrama conține și elemente de calcul și programare. Astfel sunt introduși operatori aritmetici tip multiplicare, scădere, împărțire, înmulțire multiplă dar și o structură de programare tip Formula Node. Aceasta conține formule matematice mai complexe scrise în limbaj C++. Spre deosebire de codul C++ unde intrările se introduc în interiorul codului ca linii de comandă, în cazul programării grafice, pentru efectuarea

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.37. Diagrama aplicației de calcul a variabilelor la încovoiere (cu considerarea pantei) -secvență I (program DC_1).

Fig. 5 .[

 5 Fig. 5.38. Diagrama aplicației de calcul a variabilelor la încovoiere (cu considerarea pantei) -secvența II (program DC_1).

. 3 )

 3 în care: F [N] este forța de rupere, L [mm] este distanța între reazeme, L2 [mm] este distanța între elementele de încărcare ale mașinii, L1 [mm] este distanța între primul punct de reazem și primul punct de încărcare, b [mm], lățimea epruvetei, h [mm] este grosimea epruvetei, δ [mm] fiind deformația la mijlocul epruvetei, cu E [MPa] modulul de elasticitate la încovoiere al epruvetei, Ri, [MPa] rigiditatea la încovoiere, σmax [MPa] tensiunea maximă la încovoiere și Iz [mm 3 ] momentul de inerție față de axa principală. Aplicația elaborată reprezintă atât o metodă rapidă de calcul a unor caracteristici ale materialului compozit la încovoiere cât și o combinație între două limbaje de programare diferite.Inserarea codului C++ în structura de programare este o metodă de simplificare a codului grafic pentru înțelegerea acestuia de către utilizatorii neexperimentați. În scopul facilitării înțelegerii modului de funcționare, s-a utilizat o structură secvențială programare, tip Stacked cu două cadrane. Primul cadran a fost utilizat pentru calculul tensiunii la încovoiere și a modulului de elasticitate iar cel de-al doilea cadran conține rezultatele volumului, masei volumice a epruvetei precum și ale rigidității la încovoiere și momentului de inerție față de axa principală.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.39. Panoul aplicației LabVIEW pentru calculul la încovoiere în 4 puncte (cu considerarea deformației la mijlocul epruvetei) -program DC_2.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.40. Diagrama aplicației de calcul a variabilelor la încovoiere (cu considerarea deformației la mijlocul epruvetei) -secvență I (program DC_2).

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.41. Diagrama aplicației de calcul a variabilelor la încovoiere (cu considerarea deformației la mijlocul epruvetei) -secvență II (program DC_2).

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.42. Analiza statistică -BOXPLOT -de comparare a rezultatelor achiziționate de la cei trei senzori.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.43. Codul programului LabVIEW DC_3 de analiza frecvențială.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.44. Panoul programului DC_3 pentru realizarea analizei frecvențiale.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.45. Analiză spectrală -reprezentarea semnalelor de la cei 3 senzori: semnal senzor 1 marcat cu roz, semnal senzor 2 este marcat cu culoare verde, semnal senzor 3 este marcat cu albastru.

Fig. 5 .Fig. 5 .

 55 Fig. 5.46. Poziția senzorilor pe suprafața epruvetei.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.48. Ilustrarea semnalului acustic furnizat de cei 3 senzori pe intervalul de timp de la150 -250 s.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.49. Ilustrarea semnalului acustic furnizat de cei 3 senzori pe intervalul de timp de la 0 -450 s.

Fig. 5 .Fig. 5 .

 55 Fig. 5.50. Ilustrarea semnalului acustic furnizat de cei 3 senzori pe intervalul de timp de la 500 -700 s.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.52. Analiza spectrală a semnalelor acustice obținute de la cei 3 senzori la finalul experimentului.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.53. Cod LabVIEW pentru calculul la tractiune compusă -secvență I (program DC_4).

. 4 )

 4 unde: σ [MPa] este rezistența la tracțiune, p [N] este forța de rupere la tracțiune care se extrage din curba caracteristică forță -deformație, A [mm 2 ] este aria secțiunii, Wy, Wz [mm 3 ] sunt Studii și cercetări privind detectarea defectelor în structuri Diana Cătălina CAZANGIU 152 modulele de rezistență ale secțiunii plane în raport cu axa Oy, respectiv Ox și Miy, Miz [Nmm]sunt momentele de încovoiere pe axa Oy, respectiv Oz și Δ este deplasarea extrasă din curba caracteristică forță -deplasare, 0 este lungimea inițială a epruvetei și u, distanța ultimă între repere după alungire.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.54. Cod LabVIEW pentru calculul la tractiune compusă -secvență II (program DC_4).

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.55. Cod LabVIEW pentru calculul la tractiune compusă -secvență III (program DC_4).

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.56. Panoul aplicației de calcul la tracțiune excentrică (program DC_4).

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.57. Rezultate numerice ale variabilelor calculate în cazul încercării de încovoiere în 4 punctecazul forței maxime (pentru cazul considerării pantei).

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.58. Rezultate numerice ale variabilelor calculate în cazul încercării de încovoiere în 4 punctecazul forței maxime (pentru cazul considerării deformației la mijlocul epruvetei).

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.59. Variația tensiunii la încovoiere în funcție de forța de încărcare.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.60. Variația modulului de elasticitate la încovoiere în funcție de forța de încărcare.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.61. Variația rigidității la încovoiere în funcție de forța de încărcare.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.62. Variația tensiunii la încovoiere în raport cu forța de rupere.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.63. Variația modulului de elasticitate în funcție de forța de rupere.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.64. Variația rigidității în funcție de forța de rupere.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.65. Reprezentarea grafică a forței de rupere, energiei totale, energiei elastice și energiei disipate în funcție de forța de rupere.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.66. Trasarea pantei F/δ necesare în calculul modulului de elasticitate la încovoiere al epruvetei D2.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.67. Afișarea rezultatelor finale ale calculului la tracțiune excentrică pentru epruveta testate.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.68. Variația rezistenței la tracțiune în funcție de forța de rupere.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.69. Variatia alungirii specifice la tracțiune în funcție de forța de rupere aplicată.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.70. Variația modulului de elasticitate la tracțiune în funcție de forța de rupere.

Fig. 5 .Fig. 5 .Fig. 5 .

 555 Fig. 5.71. Harta termică epruvetei inainte de încercarea la încovoiere -faza inițială.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.75. Harta termică a epruvetei la producerea unei fisuri în material. Modul de propagare a fisurii în zona din centrul epruvetei este ilustrată foarte sugestiv în Fig. 5.75. Comparând valoarea temperaturii maxime din starea inițială cu cea din timpul apariției fisurii se poate observa o ușoară creștere (de la 16.61 C la 16.69 C). Deci pe măsură ce defectul se propagă (crește suprafața acestuia), temperatura din zona afectată va începe să crească treptat.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.76. Harta termică a epruvetei la producerea delaminării în material.

Fig. 5 .Fig. 5 .

 55 Fig. 5.77. Variația temperaturii medii în zona cu delaminare.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.79. Harta termică epruvetei inainte de încercarea la tracțiune -faza inițială.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.80. Harta termică epruvetei după încercarea la tracțiune -faza finală. În figurile 5.81 și 5.82 sunt ilustrate hărțile termice ale zonelor de apariție și propagare a delaminării. Urmărind hărțile termice ale zonelor de interes se poate observa că odată cu apariția delaminării există și o reducere a temperaturii maxime (de la 17.18 C pentru starea inițială la 16.81 C pentru epruveta cu delaminare).

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.81. Harta termică a epruvetei in zona de delaminare -momentul inițial.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.82 Harta termică a epruvetei in zona de delaminare -faza finală.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.83. Variația temperaturilor medii in zona de delaminare -momentul inițial.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.84. Variația temperaturilor medii in zona de delaminare -etapa finală.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.85. Variația temperaturilor maxime in zona de delaminare -momnetul inițial.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.86. Variația temperaturilor maxime in zona de delaminare -etapa finală.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.87. Variația temperaturilor maxime înainte și după producerea delaminării.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.88. Harta termică a epruvetei in zona de rupere (aria critică) -momentul inițial.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.89. Harta termică a epruvetei in zona de rupere -faza finală.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.90. Variația temperaturilor medii in zona de rupere (aria critică) -inițial.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.91. Variația temperaturilor medii in zona de rupere -etapa finală.

Figurile 5 .

 5 Figurile 5.92 și 5.93 reprezintă variația temperaturii maxime la suprafața epruvetei în zona critică, în stare inițială (fără defect) și după producerea fisurii. Comparativ cu cazul delaminării unde temperatura variază frecvent, în cazul producerii fisurii, temperatura suferă variații foarte

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.92. Variația temperaturilor maxime in zona de delaminare -inițial.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.93. Variația temperaturilor maxime in zona de delaminare -etapa finală.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.94. Variația temperaturilor maxime înainte și după producerea fisurii.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.95. Panoul aplicației de realizare a analizei multicriteriale -program DC_5.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.96. Codul grafic (diagrama) al aplicației de realizare a analizei multicriteriale -secvența 1 (program DC_5).

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.97. Codul grafic (diagrama) al aplicației de realizare a analizei multicriteriale -secvența 2 (program DC_5).

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.98. Codul grafic (diagrama) al aplicației de realizare a analizei multicriteriale -secvența 3 (program DC_5).

Tabel 5 . 11 . 5 .

 5115 Notele acordate variantelor. Calcularea produselor dintre notele N şi coeficientul de pondere Acest calcul se realizează într-un tabel denumit matricea consecinţelor (Tabelul 5.12). Se vor realiza produsele dintre notele N şi coeficienţii de pondere calculaţi în tabelul 5.10. Toate calculele au fost efectuate utilizând programul DC_4.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.99. Panoul programului DC_4 cu afișarea rezultatelor finale.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.100. Rezultate comparative obținute de la sistemul acustic și camera de termografie.

Fig. 101 .Fig. 5 .

 1015 Fig. 101. Evoluția magnitudinii medii pentru cele trei semnale.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.103. Variația temperaturilor medii și maxime la suprafața epruvetei în timpul încercării la tracțiune.În figura 5.104 sunt prezentate comparativ harta deformațiilor obținută în urma simulării, harta temperaturilor de la suprafața epruvetei furnizată de camera de termografie și imaginea epruvetei în faza finală de rupere. Astfel, se demonstrează încă o dată creșterea temperaturii în zona în care se produce un defect.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.104. Simulare vs. Experiment -validarea rezultatelor.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.105. Curba caracteristică deformație -tensiune la încovoiere -simulare vs. experiment.

Figura 5 .

 5 Figura 5.105 ilustrează curba caracteristică deformație -tensiune pentru cele două cazuri: simulare și experiment. În cadrul acestui grafic cu culoare roșie s-a trasat curba caracteristică deformațietensiune pentru cazul simulării iar cu albastru este trasată curba caracteristică deformațietensiune pentru rezultatele obținute în urma testelor experimentale.

  Directeur de thèse de l'Université Transilvania Brașov, Roumanie :Prof. Ileana-Constanța ROȘCA Directeurs de thèse de l'Université de Limoges, France :M.d.C. Hdr Ioan Octavian POP

 7 CHAPITRE 4 CONTRIBUTIONS

 74 la modélisation géométrique de la pale d'hélicoptère en fonction de la documentation spécifique ;  la simulation du comportement de la pale d'hélicoptère en utilisant des différents scénarios de vol : stationnaire, avec avancement etc. :  la simulation du comportement mécanique d'une éprouvette en matériau composite stratifié armé avec des fibres carbon sous la sollicitation de fléchissement en quatre points. Le troisième objectif consiste en l'élaboration d'une stratégie expérimentale pour étudier le comportement mécanique sous les sollicitations de traction et de fléchissement en utilisant trois méthodes connues de dépistage des défauts. Pour résoudre cet objectif, ont été envisagées les suivantes activités :  des tests de fléchissement d'une éprouvette en matériau composite stratifié armé avec fibres carbone par l'application des jauges afin de déterminer les déformations ;  des tests de fléchissement d'une éprouvette en matériau composite stratifié armé avec fibres carbone par des senseurs acoustiques afin de déterminer les défauts intérieurs ;  destests de fléchissement d'une éprouvette en matériau composite stratifié armé avec fibres carbone par thermographie infrarouge afin de détecter le champ de température à la surface de l'éprouvette ;  l'analyse et l'interprétation statistique des résultats. Le quatrième objectif a été d'identifier une méthode optimale de dépistage du défaut dans le matériau composite par l'analyse multi critère avancée pour les trois méthodes de dépistage étudiées.Diana Cătălina Cazangiu. Caractérisation des processus d'endommagement des matériaux composite à base de fibres de carbone fait qu'un des objectifs de cette thèse est de déterminer les caractéristiques mécaniques des matériaux composites stratifiés à base de fibre de carbone, dans la première phase a été analysée une éprouvette en matériau composite stratifié sous la sollicitation de fléchissement en quatre points.Pour déterminer les caractéristiques mécaniques de ce matériau composite stratifié, a été conçu le modèle géométrique d'une éprouvette en dix couches de fibre carbone avec l'épaisseur de 0,87 mm, orientés unidirectionnel, sous un angle de 45° (-45°). Les dimensions de gabarit des éprouvettes sont : l = 248,62 mm, b = 20,29 mm et h = 8,79 mm, leur forme étant représenté schématiquement dans la figure 4.1.

Fig. 4 . 1 .

 41 Fig. 4.1. Dimensions principales de l'éprouvette en matériau composite. Pour déterminer le comportement mécanique des applications dans l'aérospatiale, en différentes conditions de sollicitation, l'option était pour la modélisation et pour l'analyse structurelle d'une pale d'hélicoptère léger.Les données sur la forme constructive et pour la géométrie de la pale ont été extraites des standards techniques de spécialité[EDH, 1976]. Pour le cas d'espèce, la longueur de la pale a été de 6648 mm. La figure 4.2 illustre la géométrie et, aussi, les dimensions principales de la pale d'hélicoptère.

Fig. 4 . 2 .

 42 Fig. 4.2. Géométrie et dimensions de la pale d'hélicoptère.

Fig. 4 . 3 .

 43 Fig. 4.3. Le modèle géométrique de l'éprouvette en fibre de carbone.Dû au fait que la pale d'hélicoptère est une structure complexe, avec des profils difficilement à représenter par les commandes usuelles de conception assistée, sa modélisation géométrique a été réalisée par le logiciel spécialisé de conception assistée Catia V5R19, en utilisant le module Surfaces pour ses surfaces. A la fin, après la transformation de la structure en surface en corps solide, le modèle géométrique 3D de la pale a été obtenu, comme celui de la figure4.4.

Fig. 4 . 4 .

 44 Fig. 4.4. Modèle 3D de la pale d'hélicoptère.

Fig. 4 . 5 .Fig. 4 . 6 .

 4546 Fig. 4.5. Application de la force distribuée sur les noeuds.

Fig. 4 . 7 .

 47 Fig. 4.7. L'établissement des conditions de liaison (introduction des contraintes géométriques/mécaniques dans le système). Parce qu'il s'agit d'un système complexe, pour la discrétisation de la pale d'hélicoptère a été utilisée une combinaison entre des éléments de type QUAD (shell) -pour la couverture et des types HEXA et TETRA (solide) pour le longeron et la mousse. Les dimensions choisies des éléments étaient de 12 mm. Pour la modélisation de la couverture ont été aussi utilisés 16 couches de 0,16 mm chacune. Dans la figure 4.8 est présenté le modèle discrétisé de la pale étudiée sur toute sa longueur (a) et aussi en détail dans la zone d'encastrement du longeron (b).L'établissement des conditions limite a supposé l'introduction des contraintes géométriques/mécaniques dans la structure de la pale d'hélicoptère. Ainsi, on a considéré que la pale sera encastrée dans la zone des cylindres (où elle est accrochée au rotor), l'autre but restant libre.Dans la figure 4.9 est représenté le mode d'introduction des contraintes géométriques/mécaniques dans la zone des cylindres.

Fig. 4 . 8 .Fig. 4 . 9 .

 4849 Fig. 4.8. Discrétisation de la pale d'hélicoptère : sur toute sa longueur (a); dans la zone d'encastrement du longeron (b).

Fig. 4 . 10 .

 410 Fig. 4.10. Les chargements appliquées sur la pale d'hélicoptère : les directions de chargements (a) ; les chargements appliquées sur la pale (couple aérodynamique) (b) ; détail avec tous les chargements (la portance plus la force centrifuge, plus le couple aérodynamique) appliquées sur la pale (c).

  FEM pour le régime de vol stationnaire (hovering-grounding) Dans la figure 4.11 est illustré la distribution des valeurs des déplacements maximales totales au long de la pale. On peut observer que le déplacement maximale est positionné à l'extrémité libre de la pale et ayant une valeur de 226 mm. Conformément à la même figure, à l'extrémité encastrée n'existe pas de déplacement.

Fig. 4 . 11 .

 411 Fig. 4.11. Déplacement maximale totale δ = 226 mm (déplacement scalée).

Fig. 4 . 12 .

 412 Fig. 4.12. Déformation locale sur le longeron (ε = 0,006%).

Fig. 4 . 13 .

 413 Fig. 4.13. Contrainte von Mises maximale sur le longeron (σ = 78 N/mm 2 ).

Fig. 4 . 14 .

 414 Fig. 4.14. Les contraintes von Misses maximales sur le longeron (σ = 57 N/mm 2 ).

4. 4 . 4 .

 44 Résultats de l'analyse FEM pour la pale en avance α=2,34 (F = 3800 N)Dans le cas de la pale en avance, les résultats concernant les valeurs des contraintes sont plus grands d'une manière signifiante. La figure4.15 illustre la distribution des contraintes von Misses maximales sur le longeron, à l'extrémité d'encastrement. La zone critique est aussi positionnée sur le côté latéral intérieur du longeron, alors que la contrainte maximale atteint la valeur de 198 N/mm 2 .

Fig. 4 .

 4 Fig. 4.15. Contrainte von Misses maximale sur le longeron (σ = 198 N/mm 2 ).

4. 4 . 5 .

 45 Résultats de l'analyse FEM pour le cas pale-rotor arrêtés (chargement du propre poids)Une simulation du comportement de la pale d'hélicoptère pour les cas où elle est chargée seulement par le propre poids a été réalisée et les résultats ne sont pas critiques, les contraintes maximales apparaissent seulement dans la zone des cylindres (la zone d'accrochage sur le rotor).

Fig. 4 .

 4 Fig. 4.16. Contrainte maximale sur la pale σ = 66 N/mm 2 .;

Tableau 4 . 1 .Fig. 4 .Fig. 4 .Fig. 4 .Fig. 4 .Fig. 4 .

 4144444 Fig. 4.17. Variation des contraintes équivalentes dans la couverture et dans le longeron.Par conséquence, dans la figure4.18 on a figuré la variation des contraintes équivalentes sur la couverture dans la zone de cylindres pour le cas de vol stationnaire (a) et pour le cas du chargement avec le propre poids (b). Dans le cas du vol stationnaire est possible d'identifier une zone critique très petite dans la zone des cylindres, ayant les valeurs maximales de la contrainte de 367 N/mm 2 . Conformément à l'image, dans le cas du chargement par le propre poids, il n'y a pas des contraintes critiques.

Fig. 4 .

 4 Fig. 4.22. Variation des contraintes σ1 sur la couverture et le longeron pour les 4 cas de sollicitation.Pour ce cas, pour le dessin du graphique a été aussi utilisée une routine de programmation MATLAB ayant comme base la forme matricielle des valeurs.La variation des contraintes de compression sur le longeron est présentée dans la figure4.23 qui indique que les contraintes maximales se développent dans le cas de la pale en avancement et que le niveau minimal apparaît dans les cas du chargement par propre poids. Les plus hautes valeurs sont pour la couverture.

Fig. 4 .

 4 Fig. 4.23. Variation des contraintes σ3 sur la couverture et le longeron pour les 4 cas de sollicitation.4.4.7. Résultats pour le cas de simulation de la sollicitation de l'éprouvette de fléchissement en quatre pointsDe la figure4.24 on peut observer que la déformation maximale se manifeste au milieu de la longueur de l'éprouvette et elle a eu une valeur de 17,205 mm pour la force de rupture de F = 3949 N. il faut mentionner que dans la simulation ont été utilisées les données extraites des résultats de l'expérimentation réel pour la force de rupture et, aussi, pour les propriétés du matériau.

Fig. 4 .

 4 Fig. 4.24. La carte des déformations pour l'éprouvette en composite stratifié.La figure4.25 illustre la carte des contraintes von Misses pour l'éprouvette sollicitée. Il est visible que les contraintes maximales de fléchissement se manifestent dans la zone centrale de l'éprouvette sollicitée (là où sont positionnés les éléments de sollicitation). Une valeur de 528,733 MPa a été obtenue, étant légèrement plus haute que la valeur de la contrainte obtenue expérimentalement.

Fig. 4 .

 4 Fig. 4.25. La carte des contraintes von Misses au niveau macroscopique.

Fig. 5 . 1 .Tableau 5 . 2 .Fig. 5 . 2 .

 515252 Fig. 5.1. Eprouvette D1 pour les essayes de fléchissement en quatre points: dimensions de gabarit (a); vue (b). Tableau 5.2. Principales dimensions de gabarit de l'éprouvette.

5. 2 . 3 . 1 .

 231 Tests de fléchissement en quatre points par des jauges électriques résistives Les essayes des éprouvettes au fléchissement en quatre points ont été effectués sur une machine ZWICK/ROELL Z 300 (fig. 5.3) dont les principales caractéristiques techniques sont :  Force maximale active : 300 kN ;  Hauteur de l'espace utile : 1800 mm ;  Largeur de l'espace utile : 630 mm ;  Vitesse maximale d'avancement : 250 mm/min. L'acquisition des données provenant des jauges électriques résistives a été réalisée par l'intermédiaire du système d'acquisition de type SPIDER 8 présenté dans la figure 5.4. Celui-ci est un système complexe avec fréquence portante d'acquisition et traitement des résultats de mesure, ayant 8 entrées-canaux actives.

Fig. 5 . 3 .

 53 Fig. 5.3. Installation d'essaye au fléchissement en quatre points de l'éprouvette en matériau composite armé avec fibre carbone.

Fig. 5 . 4 .

 54 Fig. 5.4. Plaque d'aquisition SPIDER 8. Système d'acquisition fonctionne avec des transducteurs à induction ou résistifs (ou d'autres types) et permet l'enregistrement et le traitement des valeurs des différentes grandeurs de nature mécanique comme : force, déplacement, déformations spécifiques, température, pression. Par des transducteurs adéquats il peut accomplir aussi d'autres tâches. Le logiciel SPIDER 8 Control ou Catman 3.0 Express-HBM est pourvu d'une interface virtuelle utilisée dans l'acquisition, l'édition et le traitement des résultats de mesure.

Fig. 5 . 5 .

 55 Fig. 5.5. Système de détection des microfissures basé sur la méthode d'émission acoustique.

5. 2 . 3 . 3 .

 233 Tests de fléchissement en quatre points et traction par thermographie infrarouge L'option pour cette expérimentation était une caméra thermographique type FLIR SC 7000 (Fig. 5.8). Les principaux paramètres considérés dans le choix de la caméra étaient la résolution et la sensibilité du détecteur en infrarouge. La caméra dispose d'un détecteur InSb 320x256 pixels qui a une sensibilité satisfaisante. La fréquence des images et du temps d'intégration sont programmable.

Fig. 5 . 8 .

 58 Fig. 5.8. Caméra thermografique infrarouge SC FLIR 7000.

Fig. 5 . 9 .

 59 Fig. 5.9. Montage expérimentale -détection des défauts au fléchissement en quatre points par thermographie infrarouge.

Fig. 5 . 10 .

 510 Fig. 5.10. Montage expérimentale pour la détection des défauts à la traction par thermographie infrarouge.

Fig. 5 . 11 .

 511 Fig. 5.11. Vizualisation au microscope de la jauge appliquée sur la largeur de l'éprouvette.

Fig. 5 . 12 .

 512 Fig. 5.12. Vizualisation de la jauge appliquée sur l'épaisseur de l'éprouvette.

Fig. 5 . 13 .

 513 Fig. 5.13. Montage expérimental pour les tests de fléchissement en quatre points.

Fig. 5 . 14 .

 514 Fig. 5.14. Détail du positionnement des senseurs sur la surface de l'éprouvette pendant les tests de fléchissement.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.15. Tests de fléchissement en quatre pointsétape intermédiaire.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.16. Tests de fléchissement en quatre points -étape finale de rupture de l'éprouvette.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.17. Courbe caractéristique forcedéformation dans le cas du fléchissement en quatre points de l'éprouvette en matériau composite à base de fibre carbone.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.18. Mode de positionnement des senseurs acoustiques sur la surface de l'éprouvette. L'éprouvette était fixée dans le dispositif d'essaye de même manière que pour les tests antérieurs. La plaque d'acquisition SPIDER 8 et le système de détection d'émission acoustique MISTRASS ont été connectés par des câbles. Le montage expérimental est présenté dans la figure 5.19.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.19. Montage expérimental pour les essayes de fléchissement en quatre points -éprouvette D2. Des informations concernant la santé structurelle de la structure ont pu être enregistrées par le système d'acquisition MISTRAS et le logiciel spécifique AEWin for PCI2. Les signaux acoustiques fournis par les trois senseurs sont observable dans la figure 5.20. Les signaux provenant des différents senseurs ont été codifiés par des couleurs différentes : en rouge, celui du premier senseur, en bleue celui provenant de deuxième senseur et en violet celui du troisième.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.20. Variation des signaux acoustique provenant des trois senseurs (Hits vs Timp).

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.21. Courbe caractéristique force -déplacement pour les tests de fléchissement en quatre points (D2).

  Comme dans le cas des tests précédents, des données ont été acquis de la machine d'essaye et du système d'acquisition SPIDER 8 auquel étaient connectés les deux jauges électriques résistives. Les données étaient extraites sous forme de fichier texte, ensuite converti en fichier .xls pour tracer les graphs afférents. D'ici a résulté la courbe caractéristique de traction (fig: 5.22) pour l'éprouvette en fibre carbone.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.22. Courbe caractéristique de traction pour l'éprouvette D3.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.22. Panneau de l'application LabVIEW pour le calcul de fléchissement (programme DC_2).

5. 4 . 2 .

 42 Traitement des données obtenues par tests de fléchissement en quatre points avec des transducteurs acoustiques Pour utiliser les données fournies par le système acoustique d'acquisition, a été conçue une application LabVIEW (DC_3, fig. 5.23 et 5.24), capable d'effectuer l'analyse spectrale des signaux fournis par les senseurs. Les données numériques, sauvegardées séparément dans des fichiers avec l'extension .lvm, sont introduite dans l'algorithme en utilisant un VI spécifique: Read from measurement file. Le spectre des fréquences (amplitude et phase) est obtenu à l'aide d'un instrument virtuel existant en LabVIEW: Spectral measurements, où a été sélectionné le type de fenêtre : Hamming, et le type de mesure à effectuer : Magnitude -RMS. La représentation graphique des signaux : initial et les valeurs de l'amplitude et de phase, a nécessité trois oscilloscopes de type Graph. Les valeurs de l'amplitude ont été obtenues par transformée Fourier.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.23. Code du programme LabVIEW DC_3 d'analyse fréquentielle.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.24. Panneau du programme DC_3 pour l'analyse fréquentielle.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.25. Analyse spectrale -la représentation des signaux des trois senseurs : signal senseur 1 marqué avec rose, signal senseur 2 marqué avec vert, signal senseur 3 marqué avec bleue.Dans la figure5.25 on peut voir les résultats de l'analyse spectrale pour les signaux provenant des trois senseurs et dans la 5.26 on observe leurs positions sur la surface de l'éprouvette.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.26. Position des senseurs sur la surface de l'éprouvette.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.27. Illustration du signal acoustique fourni par les trois senseurs dans l'intérvalle de temps 0 -100 s.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.28. Illustration du signal acoustique fourni par les trois senseurs dans l'intervalle de temps 150 -250 s.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.29. Illustration du signal acoustique fourni par les trois senseurs dans l'intervalle de temps 0 -450 s.Les phénomènes internes dans l'éprouvette commencent à s'intensifier après 350 s (Fig.5.29). La tension des trois senseurs augmente et leur activité s'intensifie. Depuis ce moment, les liaisons entre les couches du matériau composite commencent à céder et la rupture finale va apparaître à t=640 s, quand la zone du S3 a été détériorée (Fig.5.30).

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.30. Illustration du signal acoustique fourni par les trois senseurs dans l'intervalle de temps 500 -700 s.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.31. Panneau de l'application de calcul à traction excentrique (programme DC_4).

5. 5 .

 5 REZULTATS. DISCUTIONS. CONCLUSIONS5.5.1. Résultats des tests de fléchissement en quatre points avec des jauges électriques résistivesPour les cas où la déformation est considérée comme positionnée au milieu de l'éprouvette a été utilisée l'application DC_2 est ont été obtenus les résultats présentés dans la figure5.32. Sont présentés seulement les résultats pour le cas du chargement critique (force maximale) et, par DC_2 ont été calculées les valeurs de la contrainte de fléchissement, du module d'élasticité et de la rigidité de fléchissement pour la force de rupture et déformations signifiantes durant le processus.

Fig. 5 .Tableau 5 . 4 .

 554 Fig. 5.32. Résultats numériques des variables calculées pour le fléchissement en quatre points : cas de la force maximale (la déformation est considérée au milieu de l'éprouvette). Tableau 5.4. Résultats numériques des variables dans le cas du fléchissement en quatre points.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.33. Résultats finales du calcul de traction excentrique pour l'éprouvette testée.

5. 5 . 4 .

 54 Analyse des résultats des tests par thermographie infrarouge 5.5.6.1. Tests de fléchissement en quatre points A l'aide du logiciel Altair a pu être réalisée une analyse des variations de température avant et après l'apparition du défaut. Ainsi, dans les figures 5.34 et 5.35 sont présentées les cartes thermiques avant et après l'essaye de fléchissement. En analysant ces cartes thermique, on peut observer que la température maximale de l'éprouvette en état initial (avant l'expérimentation) a été de 16,61C; alors qu'après l'expérimentation elle était arrivée à 17,50C.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.34. Cartes thermiques avant l'essaye de fléchissement -phase initiale.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.35. Cartes thermiques après l'essaye de fléchissement -phase finale.

Fig. 5 .Fig. 5 .

 55 Fig. 5.36. Cartes thermiques de l'éprouvette au moment de la délamination dans le matériau.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.34. Cartes thermiques avant l'essaye de torsion-phase initiale.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.35. Cartes thermiques après l'essaye de torsion -phase finale.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.40. Variation des températures maximales avant et après la délamination.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.41. Variation des températures maximales avant et après l'apparition de la fissure.

Tableau 5 . 7 . 5 .

 575 Les qualificatifs des variantes. Calcul des produits entre les qualificatifs N et les coefficients de poids Ce calcul est effectué dans un tableau nommé la matrice des conséquences (Tableau 5.8) et il consiste des produits entre les qualificatifs N et les coefficients de poids du Tableau 5.6.

Fig. 5 .Tableau 5 . 8 .

 558 Fig. 5.43. Panneau du programme DC_5 en affichant les résultats finals. Tableau 5.8. Coefficients de poids calcules. Critère γi Variante (a) Variante (b) Variante (c) Ni Ni γi Ni Ni γi Ni Ni γi P 1,428 10 14,28 9 12,85 9 12,85

  Fig. 5.44. Résultats comparatifs obtenus des senseurs acoustiques et dela caméra thermpgraphiques.

Fig. 45 .

 45 Fig. 45. Variation de l'amplitude moyenne pour les signaux provenant des trois senseurs.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.46. Variation de l'amplitude des signaux acoustiques provenant des trois senseurs.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.47. Variation de la température à la surface de l'éprouvette pendant les essayes de traction dans la zone sans défaut (bleue) et avec défaut/fissure (rouge) : température maximale (a) et température moyenne (b).

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.55. Simulation vs. expérimentation -validation des résultats.

Fig. 5 .

 5 Fig. 5.49. Courbe caractéristique déformation -contrainte au fléchissement -simulation vs. expérimentation. Dans la figure 5.49 est représentée la courbe caractéristique déformation -contrainte pour les cas de simulation (rouge) et expérimentale (bleue).En utilisant les fonctions statistiques prédéfinies dans le logiciel Microsoft Excel, le coefficient de corrélation a été calculé pour les résultats de la simulation et, aussi, pour ceux fournis par l'expérimentation. Pour la simulation, le coefficient de corrélation était égale à l'unité et pour l'expérimental il a résulté en valeur de 0,999167. On peut conclure d'ici un dégrée élevé de corrélation entre les résultats expérimentaux et ceux du modèle virtuel.

  conditions de sollicitation ; -Adaptation des méthodes d'évaluation par émission acoustique à des structures composites existantes dans le domaine aérospatiale et l'élaboration d'une méthode rapide et efficace de diagnostic par l'utilisation des senseurs intégrables avec télétransmission ; -Développement et l'amélioration des propriétés des matériaux composites par l'analyse de leurs propriétés à l'aide de la méthode de détection des défauts par émission acoustique ; -Développement des systèmes avancés de surveillance de l'intégrité des structures du domaine aérospatial qui seraient capable d'identifier et de localiser les défauts et, ensuite, d'isoler et de stabiliser la zone avariée ainsi que le système puisse être sauvegardé.

Stadiul actual al cercetării privind detectarea defectelor în structuri 29

  Ambele abordări, atât cele bazate pe modele cât și cele bazate pe semnale, necesită tehnici de procesare a semnalului; în primul rând se dezvoltă modele exacte și se analizează modificările care au loc în cadrul acestor modele care sunt relevante pentru detectarea defectelor, apoi se extrag trăsăturile (semnalele de interes) și se stabilește o relație între acestea și un posibil defect.

	Majoritatea abordărilor bazate pe semnale utilizează o relație între condițiile structurale și
	trăsăturile semnalelor sau simptomele. Relația condiție -simptom nu este ușor de analizat
	datorită complexității structurilor inginerești, sofisticării de proiectare precum și a utilizării
	materialelor avansate. În vederea analizei sistemului trebuie utilizate metode diferite de
	procesare a semnalelor. În prima etapă se utilizează trăsături simple ca momentele spectrale

Aceste metode pot fi clasificate în abordări bazate pe model și abordări bazate pe semnale. În scopul detectării defectelor, metodele modale, bazate pe vibrații utilizează deseori parametrii fizici și/sau modele obținute de la structurile fizice. Modelele sunt de asemenea esențiale când se monitorizează încărcările pentru a se obține informații despre uzura structurii. Metodele bazate pe semnale se bazează pe diferite tipuri de măsurări directe ca: zgomotul, vibrațiile, ultrasunetele sau temperatura. Capitolul 2.

statistice sau parametrii fizici/modali, iar în etapa finală se utilizează trăsături multidimensionale (vectori, matrice, imagini) ca și caracteristici de spectru, semnale sau distribuții frecvență -timp.

În acest context, detectarea defectelor poate fi privită ca o problemă de recunoaștere a trăsăturilor. Acest proces necesită proceduri de selecție a trăsăturilor bazate pe abordări statistice, sintactice sau neurale. Cele mai recente studii în acest domeniu se bazează pe procesul de dezvoltare bazat pe prelucrarea semnalelor

Studii și cercetări privind detectarea defectelor în structuri

	Diana Cătălina CAZANGIU
	 măsurările se pot efectua la temperaturi înalte și în regim dinamic.
	O altă metodă ce analizează emisia de căldură produsă de o excitație vibratoare este vibro-
	termografia [Reifsnider et al. 1980]. Vibrațiile sunt de amplitudine joasă și frecvență înaltă, până
	la 18 KHz.
	, termografia în timp real cere ca întregul câmp de studiat să fie
	scanat foarte rapid, astfel încât temperatura fiecărui punct să poată fi măsurată și afișată. O
	scanare foarte rapidă se poate realiza cu ajutorul unui sistem de oglinzi care se învârtesc cu
	viteză foarte mare. Radiația infraroșie emisă de materialul compozit este reflectată de oglinzi
	către materialul semiconductor al detectorului în infraroșu și odată cu rotirea oglinzilor apare un
	desen complet al suprafeței analizate.
	Răspunsul detectorului termografic la radiația infraroșie este afișat pe monitoare la
	intervale foarte scurte.
	Metodele termografice prezintă avantajul unor măsurări pe structuri reale, fără contact
	direct cu structura și permit obținerea unor informații referitoare la o zonă largă din structură.
	După [Szava et al., 2013], metodele termografice au următoarele avantaje:
	 măsurarea se face pe structura reală, fără contact direct, obținându-se nivelul tensiunilor
	într-o zonă largă din structură;
	 sensibilitate ridicată;
	54

Această metodă costă în scanarea suprafețelor de investigat cu detectoarele orientate într-o singură direcție. În figura 2.31 se poate observa modul de dispunere a celor două traductoare în cazul utilizării undelor Lamb. g) Metoda emisiei acustice

	Conform [Szava et al., 2013] una dintre metodele nedistructive cele mai utilizate pentru
	analiza structurilor realizate din compozite stratificate armate cu fibre este metoda emisiei
	acustice. Metoda se bazează pe eliberarea bruscă, sub formă de impulsuri acustice a unei părți
	din energia de deformație acumulată de un corp în urma solicitării mecanice.
	În cazul structurilor din materiale compozite există o gamă largă de mecanisme recunoscute
	responsabile pentru generarea emisiei acustice, pornind de la apariția dislocațiilor, până la
	propagarea ruperii, incluzând delaminări, microfisurări ale matricei, ruperi de fibre și desprinderi
	ale fibrelor de matrice. Semnalele acustice pot fi detectate cu traductoare piezoelectrice aflate în

Studii și cercetări privind detectarea defectelor în structuri

	Diana Cătălina CAZANGIU
	contact printr-un mediu de cuplare cu suprafața materialului care se investighează, semnalele fiind
	înregistrate și analizate electronic.
	Față de procedeele ultrasonice, unde un singur traductor scanează mecanic suprafața
	structurii, o dispunere corectă a traductoarelor utilizate în emisia acustică, poate duce la o analiză
	rapidă și precisă a structurii studiate, cu posibilitatea prelucrării datelor pe calculator.
	O instalație pentru studiul structurilor din materiale compozite cu metoda emisiei acustice
	cuprinde: traductoare (senzori), un echipament de bază pentru analiza semnalului (amplificator,
	filtru, aparatură pentru achiziția și procesarea datelor) și câteva dispozitive pentru încărcarea
	structurii [Szava et al., 2013]
	Metoda emisiei acustice este aplicată în același mod atât pentru materiale compozite cu
	matrice polimerică (vase sub presiune, structuri de automobile și aeronautice etc.) cât și pentru cele
	cu matrice metalică. Spre deosebire de procedeele ultrasonice sau de cele radiografice, unde
	defectele se pot localiza foarte precis, în cazul emisiei acustice acestea nu pot fi depistate cu
	precizie din punct de vedere a poziției lor.
	Ca și în cazul materialelor izotrope, trebuie să se țină seama în calcul de toate trecerile peste
	nivelele prestabilite ale semnalelor acustice, numărul semnalelor numărate depinzând de mai mulți
	factori: rezistența sursei de semnal acustic, sensibilitatea traductorului, cuplarea eficientă a
	traductorului, atenuarea materialului compozit, nivelul prestabilit al intensității semnalului acustic
	[Awerbuch et al., 1985].
	Traductoarele folosite pentru analiza cu tehnica emisiei acustice sunt similare celor utilizate
	în investigarea cu unde ultrasonice, în acest caz fiind necesară o sensibilitate mai mare a acestora,
	în special pentru frecvențe cuprinse în intervalul 100  500 Hz, unde pentru structuri din materiale
	compozite se obține un semnal de emisie foarte bun.
	Pentru determinări cu această tehnică experimentală, pe structuri din materiale izotrope, în
	vederea obținerii unor semnale de emisie suficient de puternice, se recomandă ca sursele de emisie
	să fie amplasate în interiorul unor spații sub formă de hiperboloizi, astfel încât localizarea
	defectelor să se facă foarte precis. Când determinările urmează să fie făcute pe materiale
	anizotrope, cum sunt materialele compozite, deoarece viteza de propagare a undelor variază cu
	direcția, sursele nu mai pot fi amplasate în spații bine determinate geometric. În acest caz, în
	funcție de structura compozitului și de tipul determinării care urmează să fie efectuată, amplasarea
	surselor de emisie acustică se face pe baza unor metode aproximative.
	58

Capitolul 2

. Stadiul actual al cercetării privind detectarea defectelor în structuri

	După [Szava et al., 2013], emisia acustică poate fi folosită până la punctul la care să se poată
	distinge diferite moduri de rupere ale materialului. Acestea pot fi analizate prin gruparea diferitelor
	semnale primite conform nivelelor de energie. În urma grupării pe trei nivele de energie sunt
	evidențiate următoarele trei deteriorări: ruperea fibrelor, a matricei și delaminarea. Tehnica emisiei
	acustice cunoaște în literatura de specialitate o utilizare tot mai mare în investigațiile experimentale
	care se întreprind pe structuri din materiale compozite. În ultimii ani această metodă este folosită
	în vederea localizării cu precizie a unor tipuri de deteriorări (dislocații, delaminări, desprinderi,
	ruperi de fibre etc.) și pentru evidențierea mecanismelor de producere a acestora. În comparație cu
	alte tehnici experimentale nedistructive, tehnica emisiei acustice oferă posibilitatea rapidă a
	nominalizării unei varietăți mari de deteriorări care pot să apară în structurile din materiale
	compozite, în urma solicitărilor la care sunt supuse.
	59

h) Metoda corelării imaginilor video (VIC -Video Image Correlation) Conform

[Szava et al.2013

] această metodă de investigare noninvazivă presupune utilizarea unui sistem (fig.

2

.32) care constă în două camere video de înaltă rezoluție, montate pe un tripod prin intermediul unei tije conectoare. Sistemul permite măsurarea în condiții normale de lucru pentru eliminarea mișcărilor corpului rigid din câmpul deplasărilor. Acest fapt reprezintă un mare avantaj al acestei metode.

Capitolul 2. Stadiul actual al cercetării privind detectarea defectelor în structuri

	corelat cu poziționarea 3D a pixelilor medianei. Prin analizarea întregii imagini fiecare celulă va
	obține o poziționare spațială unică și de asemenea un cod de gri unic.
	După solicitarea structurii, pentru toate imaginile captate programul va identifica noile poziții
	ale acestei celule prin metoda comparației. După aceasta, imaginile rămase vor fi comparate cu
	ultima referință.
	Alături de metodele experimentale clasice, au apărut și s-au dezvoltat o serie de noi metode
	experimentale, destinate materialelor și structurilor din materiale compozite stratificate și armate cu
	fibre. Holografia și interferometria granulară sunt folosite la identificarea defectelor de suprafață.
	Metodele electromagnetice ce folosesc microundele au fost utilizate la analiza compozitelor sticlă-
	epoxy. Punerea la punct a multora dintre tehnicile experimentale specifice compozitelor se află încă
	la început, fiind destul de dificil de apreciat posibilitățile de utilizare a acestora în viitor.
	2.4. CONCLUZII
	2.4.1. Concluzii privind monitorizarea calității structurilor
	Defectul este principala cauză a deteriorării structurale care se produc adesea în interiorul
	structurilor. În ultimele decenii, s-a acordat o atenție deosebită proiectării unor tehnologii care să
	conducă la evitarea degradării componentelor structurilor, bazate pe detectarea în faza incipientă
	a defectelor din structuri. Mai mult decât atât, tehnologia SHM bazată pe controlul vibrațiilor
	structurilor a fost obiectul atenției pentru o serie de cercetători din întreaga lume, care au fost
	preocupați să obțină echipamente eficiente de mare importanță în industria civilă, aeronautică cât
	și în domeniul ingineriei mecanice.
	Dezvoltarea unei tehnologii SHM robuste a reprezentat una dintre provocările majore ale
	comunității inginerești. În primul rând, aproape în fiecare domeniu industrial s-au făcute
	încercări pentru detectarea defectelor apărute în cadrul structurilor cât mai repede posibil. O
	serie de motivații ca, siguranța în funcționare a structurilor și reducerea costurilor de mentenanță
	au determinat introducerea și integrarea sistemelor SHM în aplicațiile din ingineria aeronautică
	și cea civilă.
	Cu toate că au existat o serie de neajunsuri în dezvoltarea unui sistem SHM optim, la nivel
	global, s-au utilizat numeroase metode de integrare a diferitelor tipuri de sisteme senzoriale în
	componentele aeronavelor; aceste experimente fiind încă un subiect de actualitate pentru
	comunitatea de cercetători din ingineria aerospațială.
	61

Studii și cercetări privind detectarea defectelor în structuri

	Diana Cătălina CAZANGIU
	Dezvoltările semnificative ale acestor tehnologii reunesc eforturi ale cercetărilor multi-
	disciplinare ca: dinamica structurală, procesarea semnalelor, dezvoltarea unor sisteme senzoriale
	avansate, dispozitive hardware computaționale, utilizarea telemetriei, a materialelor avansate
	precum și recunoașterea statistică a aspectelor (trăsăturilor specifice). Mai mult, au existat o serie
	de eforturi din partea cercetătorilor de a corela și integra aceste tehnologii astfel încât să se
	dezvolte o soluție completă de sistem SHM.
	În domeniul aeronautic, un sistem SHM complet este doar un concept și implică detectarea
	automată a defectelor, diagnoza, prognoza și atenuarea unor evenimente adverse care pot apărea
	datorită deteriorării componentelor unei aeronave.
	La nivel global, problema proiectării sistemelor SHM este semnificativ complexă și
	necesită existența și dezvoltarea unor sisteme senzoriale foarte eficiente și durabile pe o perioadă
	lungă de timp care să poată fi integrate în interiorul structurii încă din faza de proiectare.
	62

Capitolul 2. Stadiul actual al cercetării privind detectarea defectelor în structuri

	încărcările pentru a se achiziționa informații despre starea structurii (nivelul de integritate al
	acesteia).
	Pentru a simplifica procesul de identificare a defectelor structurale, au fost create cu
	câteva decenii în urmă, o serie de standarde internaționale referitoare la clasificarea acestor
	defecte pentru tipuri diferite de materiale. În acest studiu au fost extrase standardele pentru
	materiale metalice și aliaje dar și anumite informații legate de defectele materialelor compozite.
	Metodele experimentale de identificare a defectelor prezentate pot fi aplicate unei plaje
	largi de materiale, atât metalice cât și compozite.
	Tensometria electro-rezistivă și emisia acustică au fost frecvent utilizate de ingineri și
	cercetători din industria aeronautică, cu precizarea că metoda TER prezintă câteva erori de
	măsurare care pot conduce la obținerea unor rezultate eronate.
	Principiul emisiei acustice este cu preponderență utilizat în aplicațiile din industria
	aerospațială. Această metodă necesită echipamente senzoriale cu sensibilitate ridicată, programe
	inteligente de procesare și analiză a semnalelor dar se poate aplica pentru monitorizare în timp
	real. Utilizarea acestei metode permite elaborarea unei analize rapide și precise a structurii
	studiate cu posibilitatea prelucrării datelor pe computer.
	Fotoelasticimetria se utilizează destul de rar în practică, doar la unele structuri industriale,
	deoarece prezintă o serie de dificultăți în cazul structurilor compozite.
	Metodele Moire nu necesită echipamente de analiză costisitoare dar sunt utilizate doar în
	condiții de laborator.
	Termografia IR este o metodă experimentală de detectare și analiză a defectelor structurale
	care se bazează pe principiul emisivității materialelor. Se poate aplica cu succes în cazul
	structurilor din materiale compozite, prezintă avantajul unor măsurări în timp real, fără contact
	direct cu structura și permite achiziționarea de informații referitoare la o zona relativ mare.
	Radiografia cu raze X este utilizată numai în practică, dar nu se poate aplică în cazul
	monitorizării în timp real. Această metodă nu este capabilă să detecteze ruperea fibrelor din
	epruvetele realizate din materiale compozite cu fibră de grafit sau aramid.
	În ceea ce privește analiza defectelor structurale, de-a lungul timpului, s-au dezvoltat o Ultrasonografia a fost utilizată din ce în ce mai frecvent în ultimii ani pentru identificarea
	serie de metode non-distructive bazate pe diferite principii fizice, ca: tensometria electro-și analiza defectelor structurale. Metoda permite efectuarea unor măsurători în timp real chiar și
	rezistivă (TER), emisia acustică, fotoelasticimetria, franjele Moire, termografia IR, în condiții de funcționare, de exemplu, atunci când o aeronavă este în zbor. Singurul dezavantaj
	ultrasonografia, radiografia cu raze X, corelarea imaginii vizuale. Toate aceste metode ar fi acela că echipamentele sunt extrem de costisitoare.
	experimentale au avut la bază diferite tipuri de măsurători directe. Astfel, s-au monitorizat
	63

Studii și cercetări privind detectarea defectelor în structuri

	Diana Cătălina CAZANGIU
	Metoda corelării imaginii vizuale permite măsurarea în condiții normale de lucru prin
	eliminarea mișcărilor corpului din câmpul deplasărilor.
	Din studiul efectuat se poate concluziona că metodele de investigație bazate pe principiul
	tensometriei electro-rezistive și al emisiei acustice deși necesită echipamente cu sensibilitate
	ridicată pot oferi cele mai bune rezultate în cazul aplicării în sistemele SHM.
	2.3
	64

.3. Concluzii privind analiza calității funcționării

	OBIECTIVELE TEZEI DE DOCTORAT
	Cercetările au fost propuse și inițiate datorită importanţei pe care o prezintă identificarea
	defectelor interne ale materialelor compozite prin intermediul metodelor moderne, în scopul
	conceperii de noi materiale care să incorporeze tehnologie senzorială. Lucrarea de doctorat şi-a
	În ceea ce privește studiul referitor la calitatea funcționării se poate observa, la nivelul propus o sinteză a metodelor utilizate în defectoscopie la ora actuală, bazată pe referinţe de
	companiilor industriale din întreaga lume, o preocupare în direcția dezvoltării unor metode de specialitate şi pe identificarea unei metode optime care să poată fi aplicată la materialele compozite
	analiză care să conducă la optimizarea soluțiilor constructive ale structurilor. utilizate în domeniul industrial. Evaluarea şi cunoaşterea în timp real a integrităţii şi sănătăţii
	Spre deosebire de metodele de analiză a defectelor structurale prezentate pe parcursul structurilor este un obiectiv foarte important pentru toți cei care activează în domeniul industrial.
	acestei sinteze, care sunt de natură experimentală, aceste metode au mai mult un aspect statistic -
	probabilistic și implică o serie de diagrame, tabele de corelație dar și calcule matematice simple
	menite să conducă la evitarea apariției defecțiunilor. Ca principiu de lucru se apelează la găsirea
	unor soluții optime care să mențină structurile la un randament optim pe toata durata lor de viață.
	Ca metodele aplicate să aibă un efect real, la nivel economic, se urmărește, pe tot parcursul
	proceselor în care este implicată structura, ca parametrii de calitate indicați prin standardele
	internaționale să se găsească în intervalul valoric acceptat și menționat în documentația tehnică a
	structurii respective.
	De asemenea, cunoașterea parametrilor de calitate precum și a metodelor de analiză a
	calității funcționării constituie un avantaj real în proiectarea unor structuri cu o durată de viață
	cât mai mare.
	Ca o concluzie finală, se poate afirma că, la nivelul companiilor industriale, analiza calității
	funcționării este o activitate deosebit de importantă în cadrul ciclului de asigurare a calității.

CONTRIBUȚII LA MODELAREA/SIMULAREA STRUCTURILOR 4.1. RELAȚII DE CALCUL ANALITIC LA STUDIUL ȘI ANALIZA PLĂCILOR PLANE DREPTUNGHIULARE

	Plăcile plane dreptunghiulare au o largă răspândire; acestea putând fii regăsite în
	elementele de carcasă, pereți de rezervoare, elemente din corpul navelor maritime sau
	aeronavelor, etc.
	Conform [Rades, 2006], placa este definită ca un element de structură la care grosimea este
	mult mai mică decât celelalte două dimensiuni, raportul grosime/deschidere fiind 1,0 ≤ lh. În
	acest caz, se poate presupune că deformaţia plăcii poate fi descrisă de starea de deformaţii a
	suprafeţei mediane, egal depărtată de feţele plăcii. Pentru plăci subţiri, se adoptă ipotezele lui
	Kirchhoff:
	a) nu există deformaţii de întindere (compresiune) în planul median al plăcii;
	b) normalele la planul median al plăcii nedeformate rămân drepte şi normale la suprafaţa
	mediană a plăcii deformate;
	c)

tensiunile normale în direcţie transversală pot fi neglijate. Sistemul axelor de referinţă se alege astfel încât planul (x, y) să coincidă cu suprafaţa mediană a plăcii (fig. 4.1) şi direcţia pozitivă a axei z să fie în sus. Placa are grosime constantă h şi

este încărcată cu sarcini distribuite pe suprafaţă.

Studii și cercetări privind detectarea defectelor în structuri

	Diana Cătălina CAZANGIU
	Materialele compozite stratificate şi armate cu fibre se consideră ca materiale ortotrope cu
	izotropie transversală. În mod asemănător materialelor clasice, se cunosc două categorii de
	metode de calcul:
	 metode analitice;
	 metode numerice.
	Studiul analitic al unei structuri realizate din materiale compozite depinde atât de tipul
	materialului compozit cât şi de configuraţia structurii.
	Metodele analitice de calcul sunt utilizate cel mai des în cazul structurilor simple realizate
	din compozite stratificate sau din compozite fibroase; în cazul structurilor complexe aplicarea
	acestor metode este dificilă, sau chiar imposibilă, datorită calculelor destul de complicate. Toate
	metodele analitice de calcul au la bază ecuaţiile teoriei elasticităţii mediului anizotrop.
	70

o

  Greutate proprie: σ3 = -8 MPa, Rezultate ale diferenţei de tensiuni pentru cazurile studiate.

	 δσ3=		46	-	-	8		38	MPa.
		σ1 Tabel 4.4. CAZ σ1 Înveliş Lonjeron	σ3 Înveliş	σ3 Lonjeron	Δ1 Înveliş	Δ3 Înveliş	Δ1 Lonjeron	Δ3 Lonjeron
	01. Pala avansanta 6 02. Pala reculanta-2,5 204 725	87 21	-551 -57	-165 -47	521	494	66	118
	03. Zbor la punct fix 04. Greutate proprie		285 50	67 8	-192 -40	-46 -8	235	152	59	38

Utilizând valorile din tabelul 4.4 s-au trasat graficele de variaţie a tensiunilor de întindere şi compresiune atât pe lonjeron cât şi la nivelul învelişului, pentru cele 4 cazuri de solicitare: 1cazul palei avansante, 2 -cazul palei reculante, 3 -cazul zborului staționar (zbor la punct fix) și 4 -cazul încărcării proprii.

În figura 4.44 este ilustrată comparativ variaţia tensiunilor de întindere pe înveliș și lonjeron în cele 4 cazuri de solicitare. Conform legendei cu verde sunt reprezentate tensiunile de pe înveliș iar cu roșu, tensiunile de la nivelul lonjeronului. Astfel, se poate observa că tensiunile cele mai mari apar în cazul palei avansante iar minimul îl vom avea la încărcarea greutăţii proprii. Conform graficului, valorile tensiunilor dezvoltate în înveliș sunt mai mari decât cele de la nivelul lonjeronului.

Studii și cercetări privind detectarea defectelor în structuri

	Diana Cătălina CAZANGIU
	Și în acest caz, la elaborarea graficului s-a utilizat o rutină de programare MATLAB care a
	avut la bază scrierea valorilor sub formă matriceală. Codul MatLab utilizat la realizarea
	graficului din figura 4.44 este prezentat mai jos:
	function createaxes(Parent1, ymatrix1)
	%CREATEAXES(PARENT1,YMATRIX1)
	% PARENT1: axes parent
	% YMATRIX1: bar matrix data
	% Create axes
	axes1 = axes('Parent',Parent1,'XTick',[1 2 3 4],'XGrid','on',...
	'Position',[0.13 0.11 0.775 0.729]);
	box('on');
	hold('all');
	% Create multiple lines using matrix input to bar
	bar1 = bar(ymatrix1,'Parent',axes1);
	set(bar1(1),'FaceColor',[0 1 0],'DisplayName','tensiuni pe invelis');
	set(bar1(2),'FaceColor',[0.8471 0.1608 0],...
	106

'DisplayName','tensiuni pe lonjeron'); % Create xlabel xlabel('Cazuri de solicitare a palei de elicopter'); % Create ylabel ylabel('Tensiunea la tractíune, [MPa]'); % Create title title('Variatia tensiunii la tractiune in cele 4 cazuri de solicitare'); Variaţia tensiunilor de compresiune pe lonjeron este prezentată în figura 4.45. Conform graficului se poate vedea că şi în acest caz tensiunile maxime se dezvoltă în cazul palei avansante iar nivelul minim apare la cazul de încarcare al masei proprii. Valorile cele mai mari ale tensiunilor apar la nivelul învelișului.

Fig. 4.45. Variaţia tensiunilor σ3 pe înveliș și lonjeron pentru cele 4 cazuri de solicitare.

Capitolul 4.

Contribuții la modelarea/simularea structurilor

	Codul MATLAB utilizat pentru trasarea graficului din figura 4.45 este prezentat în cele ce
	urmează.
	function createaxes(Parent1, ymatrix1)
	%CREATEAXES(PARENT1,YMATRIX1)
	% PARENT1: axes parent
	% YMATRIX1: bar matrix data
	% Create axes
	axes1 = axes('Parent',Parent1,'XTick',[1 2 3 4],'XGrid','on',...
	'Position',[0.13 0.2237 0.775 0.6753]);
	box('on');
	hold('all');
	% Create multiple lines using matrix input to bar
	bar1 = bar(ymatrix1,'Parent',axes1);
	set(bar1(1),'FaceColor',[1 1 0],'DisplayName','tensiuni invelis');
	set(bar1(2),'FaceColor',[0.07843 0.1686 0.549],...
	'EdgeColor',[0.07843 0.1686 0.549],...
	'DisplayName','tensiuni lonjeron');
	% Create xlabel
	xlabel('Cazuri de solicitare ale palei de elicopter');
	107

% Create ylabel ylabel('Tensiunea de compresiune [MPa]'); % Create title title('Variatia tensiunilor de compresiune pe invelis si lonjeron in cele 4 cazuri de solicitare');

4.6.8. Analiză comparativă a valorilor parametrilor: simulare vs. experiment

  Simulare vs experiment, rezultate numerice.

	Nr.	Deformație	Tensiunea la încovoiere
	crt.	mm		MPa
		Simulare	Experiment	Simulare	Experiment
	1	0.00	0.00	0.280	0.120
	2	1.912	1.91214	58.908	49.5233
	3	3.823	3.82315	117.636	119.944
	4	5.735	5.73532	176.364	195.441
	5	7.647	7.647	235.092	272.85
	6	9.558	9.55817	293.821	349.522
	7	11.470	11.47001	352.549	424.864
	8	13.382	12.2842	411.277	455.903
	9	15.293	13.382	470.005	491.37
	10	17.205	14.1323	528.733	514.834
	Codul MATLAB utilizat pentru reprezentarea grafica:
	function createaxes(Parent1, X1, Y1, X2, Y2)
	%CREATEAXES(PARENT1,X1,Y1,X2,Y2)
	% PARENT1: axes parent
	% X1: vector of x data
	% Y1: vector of y data
	% X2: vector of x data
	% Y2: vector of y data
	% Create axes
	axes1 = axes('Parent',Parent1,'YGrid','on','XGrid','on',...
	'Position',[0.13 0.11 0.775 0.7046]);
	% Uncomment the following line to preserve the Y-limits of the axes
	% ylim([0 600]);
	box('on');
	hold('all');
	% Create plot
	plot(X1,Y1,'Parent',axes1,'LineWidth',2,'Color',[1 0 0],...
	'DisplayName','rezultate simulare');
	% Create plot
	plot(X2,Y2,'Parent',axes1,'LineWidth',2,'Color',[0 0 1],...
	'DisplayName','rezultate experimental');
	% Create xlabel
	xlabel('Deformatia, [mm]');
	% Create ylabel
	ylabel('Tensiunea de incovoiere, [MPa]');
	% Create title
	title('Reprezentarea comparativa a curbei deplasare -tensiune pentru cele
	doua cazuri: simulare vs experiment');

În cazul analizei FEM a epruvetei din compozit stratificat bazat pe fibră de carbon s-au obținut o serie de rezultate numerice privind deformația și tensiunea la încovoiere (prezentate în figurile anterioare). În vederea corelării datelor obținute de la simulare cu cele furnizate în urma experimentelor, aceste rezultate, împreună cu datele obținute de la partea experimentală s-au centralizat în tabelul 4.5. Pe baza acestor valori s-a trasat graficul din figura 4.49 care reprezintă curba caracteristică tensiune -deformație pentru simulare și experiment. Pentru elaborarea graficului s-a creeat o secvență de cod MATLAB. Tabel 4.5.

Studii și cercetări privind detectarea defectelor în structuri Diana

Cătălina CAZANGIU 110 Fig. 4.49 Curba caracteristică deformație -tensiune: comparație simulare vs. experiment.

În cadrul acestui grafic cu culoare roșie s-a trasat curba caracteristică deformațietensiune pentru cazul simulării iar cu albastru este trasată curba caracteristică deformațietensiune pentru rezultatele obținute în urma testelor experimentale.

Utilizându-se funcțiile statistice predefinite din programul Microsoft Excel, s-a calculat coeficientul de corelație atât pentru rezultatele obținute în urma simulării dar și pentru datele furnizate de testele experimentale. Pentru partea de simulare s-a obținut un coeficient de corelație cu valoarea 1 iar pentru rezultatele experimentale coeficientul de corelație a avut valoarea de 0.999167. În concluzie, se poate observa un grad de corelare bun al rezultatelor obținute din testul experimental și modelul virtual.

4.

7. CONCLUZII 4.7.1. Concluzii privind analiza FEM pentru regimul de zbor la punct fix

	-În cazul regimului de zbor la punct fix se observă că, în zona bucşilor, pe lonjeron, apar
	deformaţii critice ce au valoarea maximă de 0,006 %;
	-Valoarea deplasarii maxime a palei (226 mm) se poate considera ca fiind acceptabilă în
	condiţiile de solicitare (zbor staţionar) şi ţinând cont de dimensiunile geometrice ale
	palei;
	-Tensiunea maximă obţinută pe lonjeron (78 N/mm2) relevă faptul că acesta prezintă o
	rigiditate mare;
	De regulă, la palele elicopterelor învelişul preia în mare parte eforturile exercitate asupra
	structurii acestora. Şi în acest caz de solicitare apar tensiuni echivalente critice pe suprafaţa
	lateral interioară a învelişului în zona lonjeronului.
	Regimul de zbor la punct fix numit şi zbor staţionar constă în planarea elicopterului la o
	distanţă mică de sol (fără viteză de înaintare).
	În urma analizei cu elemente finite a palei proiectate s-au putut identifica o serie de
	concluzii referitoare atât la partea de modelare, cât şi a comportării structurii în condiţiile de
	solicitare impuse:
	-Modelul geometric 3D proiectat prezintă avantajul că o astfel de pală are greutate
	ultrauşoară datorită introducerii spumei în locul nervurilor de susţinere existente în cazul
	palelor de la alte elicoptere cunoscute;

S-a efectuat o analiză statică structurală privind variaţia tensiunilor echivalente pe învelişul palei atunci când rotorul este oprit, singura încărcare a palei fiind propria greutate.

Studii și cercetări privind detectarea defectelor în structuri

	Diana Cătălina CAZANGIU
	-Amplitudinea maximă a semnalului: 100 dB;
	-Viteza de eșantionare: selectabilă din computer de 100 kS/s, 200 kS/s, 500 kS/s, 1 M -
	Sample/s, 2 MSPS, 5 MSPS, 10 MSPS, 20 MSPS, 40 MSPS;
	-8 intrări digitale;
	4 filtre trece sus selectabile de 1 kHz, 20 kHz, 100 kHz, 200 kHz (al patrulea este
	de tip Butterworth); 6 filtre trece jos -selectabile de 100 kHz, 200 kHz, 400 kHz, 1 MHz,
	122

2 MHz, 3 MHz (al șaselea este de tip Butterworth); -Pragul de zgomot minim: 17 dB fără senzor de emisie acustică și 22 dB cu senzor AE tip R15 și 2/4/6 preamplificatoare;

5.4.2. Procesarea datelor obținute în urma încercării la încovoiere în 4 puncte cu utilizarea traductorilor acustici

	Datele provenite de la sistemul acustic au fost apoi prelucrate statistic prin intermediul
	unui analize comparative -Boxplot -în vederea comparației modului de propagare a defectelor
	în cele trei locuri unde s-au aplicat senzorii acustici.
	În acest scop, utilizând funcțiile predefinite din programul Microsoft Excel 2010 s-au
	calculat o serie de variabile necesare analizei statistice, prima cuartilă (Q1), minimul (min),
	mediana (median), maximul (max) și a treia quartila (Q3). Toate aceste date se pot regăsi în
	Tabelul 5.4.
		S1	S2	S3
	Q1	0	0	0
	Min	0,0000	0,0000	0,0000
	Median	6,0000	1,0000	3,0000
	Max	478,0000	208,0000	589,0000
	Q3	53,75	13,75	28,75

Tabelul 5.4. Valori ale variabilelor utilizate în analiza statistică.

Tabel 5.5.

  Valorile numerice ale forței de rupere și deformației la mijlocul epruvetei în puncte semnificative de pe curba forță -deplasare.Transformata Fourier rapidă (FFT -Fast Fourier Transform) este numele generic pentru o serie de algoritmi rapizi de calcul al transformatei Fourier discrete (TFD), pentru semnale cu suport finit.Analiza în frecvență (spectrală) a unui semnal presupune descompunerea acestuia în componente sinusoidale. Rolul prismei este preluat de seria și transformata Fourier. La fel ca și în fizică, termenul de spectru se referă la conținutul de frecvențe al semnalului. Procesul de obținere a spectrului de frecvențe se numește analiză spectrală. În practică determinarea spectrului unui semnal achiziționat de la anumite tipuri de surse externe (senzori), poartă numele de estimare spectrală. Transformata Fourier a unui semnal poate fi considerată funcție de densitate spectrală sau, mai simplu, spectrul semnalului.Pentru a putea aplica algoritmul FFT în practică, este necesar să se dispună de un număr de eșantioane egal cu o putere a lui 2 (de exemplu16, 32, 64,…, 256, 512, 1024,…) și să se respecte teorema lui Shannon referitoare la frecvența de eșantionare a semnalului. Frecvența de

	Analiza frecvențială FFT (Fast Fourier Transform)
	eșantionare	f s		1	/	T	reprezintă frecvența cu care sunt prelevate eșantioanele semnalului
							Forța	Deformația
							N	mm
							500,041	1,8208
							1000,05	3,50231
							1500	5,1428
							2000,03	6,76832
							2500,04	8,4078
							3000,03	10,0836
							3500,15	11,7713
							3894,7	13,4656
								145

analogic. Pentru ca un semnal să poate fi refăcut complet din eșantioanele sale, conform teoremei eșantionării, trebuie satisfăcut criteriul Nyquist și anume că frecvența de eșantionare trebuie să fie cel puțin dublul frecvenței maxime m f din spectrul semnalului:

  Valorile numerice ale forței de rupere și deplasării extrase din curba caracteristică forță -deplasare.

	3009,5668	1,05557
	3486,1171	1,222612
	4006,426	1,422948
	4491,1611	1,62343
	5018,3979	1,8571
	5496,6035	2,0909254
	5999,4790	2,371129
	Forta	Deplasarea
	N	mm
	484,6278	0,28748
	1050,5080	0,454449
	1507,128	0,587960
	2011,3004	0,738267
	2494,5947	0,888643
		151

Tabel 5.6. În scopul determinării rezistenței la tracțiune și a alungirii specifice și utilizând formulele stan-dard din Rezistența materialelor [Deutsch, 1979], s-a elaborat o aplicație (program DC_4) scrisă în cod grafic prin intermediul mediului de programare LabVIEW prezentat anterior. Datorită informațiilor de intrare numeroase, codul se împarte pe trei cadrane ilustrate în figurile 5.53, 5.54 și 5.55.

Studii și cercetări privind detectarea defectelor în structuri

  . 5.60) precum și curba F -Ri (variația rigidității la încovoiere în funcție de sarcina aplicată -fig.5.61). Rezultate numerice ale variabilelor în cazul încovoierii în 4 puncte a epruvetei testate.

				Diana Cătălina CAZANGIU
	încărcare -figTabel 5.7. Forța	Tensiunea la încovoiere	Rigiditatea la încovoiere	Modulul de elasticitate
	N	MPa	MPa	MPa
	500,01	65,1753	3,34692610 7	29146,0
	1000,01	130,349	3,8445310 7	33479,3
	1500,04	195,527	4,11087310 7	35798,7
	2000,07	260,705	4,28116910 7	37281,6
	2500,01	325,871	4,38590110 7	38193,7
	3000,06	391,052	4,4471610 7	38727,1
	3500,11	456,232	4,47653510 7	38982,9
	3949,04	514,749	4,39396810 7	38263,9
		Forta	Deformația
		N	mm
		500,01	2,34915
		1000,01	4,09015
		1500,04	5,73782
		2000,07	7,34617
		2500,01	8,96316
		3000,06	10,6078
		3500,11	12,2947
		3949,04	14,1323
	În figura 5.58 sunt redate doar rezultatele pentru cazul de încărcare critică (la forța
	maximă). Utilizând aplicația DC_2 au fost calculate pe rând valorile tensiunii de încovoiere,
	modulului de elasticitate la încovoiere și a rigidității la încovoiere pentru forțe de rupere și
	156

Tabel 5.6. Valorile numerice ale forței de rupere și deformației la mijlocul epruvetei.

deformații semnificative din timpul procesului. Rezultatele numerice obținute au fost centralizate în tabelul 5.7. Pe baza acestora s-a trasat graficul F -σ (variația tensiunii la încovoiere în funcție de forța de încărcare -fig.

5

.59) și F -E (variația modulului de elasticitate în funcție de forța de

Studii și cercetări privind detectarea defectelor în structuri

	Diana Cătălina CAZANGIU
	5.5
	158

.2. Rezultate pentru testul de încovoiere în 4 puncte cu utilizarea traductorilor acusticiici

  Rezultate numerice ale variabilelor în cazul încovoierii în 4 puncte a epruvetei testate.

	Prin intermediul aplicației DC_2, prezentată anterior, s-au calculat valorile caracteristicilor
	mecanice ale materialului pentru epruveta D2. Acestea au fost centralizate în tabelul 5.8.
	Forța	Tensiunea la încovoiere	Rigiditatea la încovoiere	Modulul de elasticitate
	N	MPa	MPa	MPa
	500,041	69,4363	4,31838710 7	41380
	1000,05	138,868	4,48998910 7	43024,3
	1500	208,292	4,58637810 7	43948
	2000,03	277,727	4,64658410 7	44524,9
	2500,04	347,159	4,67565810 7	44803,5
	3000,03	416,588	4,67830110 7	44828,8
	3500,15	486,035	4,67563310 7	44803,2
	3894,7	540,823	4,54806310 7	43580,0

Tabel 5.8.

Studii și cercetări privind detectarea defectelor în structuri

	Diana Cătălina CAZANGIU
	selecție sunt multiple. Aplicația a fost programată să să efectueze calculele pentru 7 criterii în
	același timp dar poate fi utilizată și daca numărul de criterii este diferit.
	Analizând rezultatele obținute în urma experimentelor efectuate asupra epruvetelor din
	material compozit stratificat armat cu fibră de carbon, în diferite condiții de solicitare, se pot
	identifica următoarele concluzii:
	 în cazul solicitării la încovoiere în 4 puncte, sistemul de emisie acustică utilizat pentru
	detectarea defectelor produse în materialul epruvetei a furnizat creșterea inițială a
	amplitudinii pentru semnalul provenit de la senzorul S3 (senzorul situate în capătul stâng
	al epruvetei). Acest lucru înseamnă că defectul inițial se produce în partea stângă a
	epruvetei și apoi se propagă către centrul acesteia unde se va obține o amplitudine
	maximă (aceasta fiind zona critică);
	liniar;
	 aplicațiile de calcul elaborate (DC_1, DC_2, DC_3, DC_4, DC_5) prezintă o interfață
	prietenoasă și sunt extrem de utile în calculele inginerești de complexitate mică (atunci
	când testele experimentale se efectuază doar pe epruvete). Introducerea structurilor
	avansate de programare scrise în limbaj C în programul grafic are un mare avantaj atunci S-au efectuat teste mecanice de încovoiere în 4 puncte și tracțiune asupra unor epruvete din când datele sunt multiple iar calculul este mai complex. Utilizarea acestor aplicații pentru material compozit. Pentru calculul parametrilor mecanici implicați în cadrul experimentelor s-au calcule a condus la rezultate numerice care pot foarte bine să valideze modelul virtual elaborat o serie de aplicații LabView (DC_1, DC_2, Dc_3, DC_4 și DC_5), rezultatele numerice prezentat în capitolul anterior; obținute fiind utilizate la trasarea diagramelor și a curbelor caracteristice. Pentru a se alege un sistem de detectare optim s-a realizat o analiză multicriterială unde au fost comparate cele trei  utilizând programul DC_5 pentru analiza multicriterială s-a concluzionat că dintre
	190

5 intitulat Contribuții experimentale s-a concentrat asupra determinărilor experimentale privind detectarea defectelor în epruvete realizate din material compozit stratificat ranforsat cu fibră de carbon utilizând trei metode diferite: tensometria electrorezistivă, metoda acustică și termografia în infraroșu activă. Încercările experimentale au fost realizate în laboratoare dotate cu echipament performat de încercări mecanice și analiză a eșantioanelor. metode utilizate luând în calcul avantajele și dezavantajele fiecărui criteriu în parte. Și în acest caz, aplicația de calcul proiectată DC_5 a fost extrem de utilă mai ales atunci când criteriile de  de asemenea, camera de termografie IR detectează temperaturi mai mari la suprafața epruvetei în capătul stâng al acesteia (zona senzorului S3) decât în zona senzorului S2 (capătul drept al epruvetei. Temperatura din zona senzorului S1 (marcată cu roșu pe grafic) este inițial redusă dar crește treptat odată cu producerea primei fisuri detectată de senzorul S3 (marcat cu albastru). În zona senzorului S2 nu se semnalează temperaturi critice, lucru care este confirmat și de semnalele captate de senzorii acustici.

 utilizarea camerei de termografie IR, la solicitarea la tracțiune a epruvetei, s-a constatat că întâi se produce o ușoară descreștere a temperaturii de la suprafața epruvetei și apoi temperatura crește treptat până în momentul producerii rupturii acesteia după care scade metodele studiate, metoda emisiei acustice a obținut cel mai mare punctaj. Tehnica este mai costisitoare dar senzorii acustici pot fi aplicați pe orice tip de structură (atât la 191 suprafață cât și integrați) și au capacitatea de a detecta un defect chiar dacă este în profunzime. Metoda acustică poate fi utilizată și atunci când structura este în funcționare;

cercetări privind detectarea defectelor în structuri

	Diana Cătălina CAZANGIU
	STASZEWSKI W., WORDEN K., Signal processing for damage detection. In Encyclopedia of ANEXA 1
	BIBLIOGRAFIE Structural health Monitoring, John Wiley & Sons Ltd, pp. 415 -421, 2009, ISBN: *** Composite Materials Handbook Series, MIL-HDBK-17, 2002.
	*** http://airfoiltools.com/airfoil/details?airfoil=fx69h098-il 9780470092866. ALĂMOREANU, E., NEGRUŢ, C., GHEORGHIU, H., HADĂR, A., Studiul caracteristicilor şi *** http://www.cmdingenieros.com/ STEPINSKI Tadeusz, UHL Tadeusz, STASZEWSKI Vielsaw, Advanced Structural Damage metodelor de calcul adecvate materialelor compozite , Contract M. C. T., 1991-1992. *** http://www.ro.wikipedia.org Detection: From Theory to Engineering Application, John Wiley & Sons, 2013. AWERBUCH, J., GORMAN, M. R., MADHUDAR, M., Monitoring Acousting Emission *** SR ISO 9000-2000, "Sisteme de managementul calitatii. Principii si vocabular", 2000. SZÁVA, I., CIOFOAIA, V., LUCA-MOTOC, Dana, CURTU, I., Experimental Methods in During Quasy-Static Loading-Unloading Cycles of Filament-Wound Graphite-Epoxy Laminate Coupouns, Materials Evaluation, Vol. 43, Number 6, 1985. Dynamic of Mechanical Structures, in Romanian, Transilvania University Press, 2 vol., *** STAS 6656-80, Defectele pieselor laminate, 1980.
	2001, ISBN: 973-974-40-3; 973-8124-60-3. BAKER, A., DUTTON, S., KELLY, D., Composite materials for Aircraft Structures, Second SZÁVA, I., ŠEJNOHA, M. KORMANÍKOVÁ et al., Selected chapters of Mechanics of edition. Published by American Institute of Aeronautics and Astronautics Inc (AIAA), Composite Materials III, Derc Publishing House, Tewksbury (Boston), Massachusetts, 2004, ISBN 1 -56347 -540 -5. USA, 2013, ISBN 978 -1 -939757 -01 -2.
	Structural Health Monitoring. In: Philosophical Transactions of the Royal Society A 463
	(2082), 2007.
	Technological Engineering", vol. XIII, Nr. 1, Ed. Universitatii din Oradea, mai 2014, CD WU, E. M., Failure Criteria to Fracture Mode Analysis of Composite Materials, Paper 2,
	ROM Edition, pag. 63 -66, ISSN 1583 -0691. AGARD-CP-163, Advisory Group for Aerospace Research and Development, Munich,
	CAZANGIU, D., ROȘCA., I. C., The current trends in Structural Health Monitoring in West Germany, March 1975.
	Aerospace Applications. In Proceedings of the 5th Conference on "Computational ZAMFIRA, S. C., Prelucrarea semnalelor, Editura Universităţii "Transilvania" Braşov, 2003,
	Mechanics and Virtual Engineering", COMEC 2013, 24 -25 Octombrie, 2013; Brașov; ISBN 973-635-256-0.
	Romania, ISBN 978 -606 -19 -025 -5. ZINKIEWICZ, O. C., TAYLOR, R. L., The Finite Element Method, vol. 1 -The Basis, Fifth
	Edition, Ed. Butterworth -Heinemann, 2000, ISBN 0 -7506 -50494.
	MIT, 2006.
	200 201

BAKER, A., DUTTON, S., KELLY, D., Composite materials for Aircraft Structures, Second edition. Published by American Institute of Aeronautics and Astronautics Inc (AIAA), 2004, ISBN 1 -56347 -540 -5. BALAGEAS, D., FRITZEN, C. P., GÜEMES, A., Structural Health Monitoring. Introduction, ISTE Ltd., 2010, ISBN 978-0470612071. BEJINARU MIHOC, Gh., POP, A. P., MITU, G. L., GEAMĂN, H., BEJINARU MIHOC, A., CAZANGIU, D., Characteristics of the composite materials cutting process. In Proceedings of the 3rd International Conference Advanced Composite Materials Engineering -COMAT 2010, 27 -29 October 2010, Brașov, Romania, ISSN 1844 -9336. BUZDUGAN, Gh., Rezistenţa materialelor, Editura Academiei, Bucureşti, 1987. CAZANGIU Diana, DIMA, Gabriel, DRAGAN, Razvan, ROȘCA, Ileana, The Structural Analysis of the main Rotor Blade for a light Helicopter -Case of Hovering Flight Mode. In "ANNALS OF THE ORADEA UNIVERSITY. Fascicle of Management and CHAMBERS, T. J., Durability Testing of an Aircraft Structural Health Monitoring System, THANGJITHAM, S., CHOI, H. J., Interlaminar crack problems of a laminated anisotropic medium, International Journal of Solids and Structures

, Vol. 30, nr. 7, 1993. TRIPA, P., Rezistența materialelor, Ed. Mirton, Timișoara, 2001, ISBN 973-585-342-6.

WARDENIER, J., PACKER, J.A., ZHAO, X.L., Van der VOGT, G.J., Hollow sections in structural applications.

CIDECT, Geneva, Switzerland, 2010, ISBN 978-90-72830-86-9 (p. 8)

. WELLS, M., Engineers. A Hystory of Engineering and Structural Design. Taylor & Francis Library, 2010, ISBN 0 -203 -35818 -X. WORDEN K., STASZEWSKI W., HENSMAN J. J., Natural computing for mechanical system research: A tutorial overview. Mechanical systems and sygnal processing, 25(1), 4-111, 2011. WORDEN, K., FARRAR, C. R., MANSON, G., PARK, G., The fundamental axioms of *** AD-A033 21 Engineering Design Handbook. Helicopter Engineering. Part 2, National Technical Information Service, 1976.

Studii și

Certificat de calibrare a senzorilor acustici ANEXA 3 Rezultate obținute la încerc area de încovoiere în 4 puncte pentru epruveta D1 la mașina de încercări mecanice

	Timp de incercare s 1 0.03012 0.51012 1.00012 1.50012 2.00012 2.50012 3.01012 3.51012 4.01012 4.51012 5.00012 5.50012 6.00012 6.50012 7.01012 7.51012 8.01012 9.00012 9.50012 10.00010 10.50010 11.01010 11.51010 12.01010 12.51010 13.00010 13.50010 14.00010 14.50010 15.01010 15.51010 16.01010 16.51010 17.00010 17.50010 18.00010 18.50010 19.01010 19.51010 20.01010 20.51010 21.00010 21.50010 22.00010 22.50010 23.01010 Timp de incercare s 1 69.51010 70.01010 70.51010 71.01010 71.50010 72.00010 72.50010 73.00010 73.51010 74.01010 74.51010 75.01010 75.50010 76.00010 76.50010 77.00010 77.51010 78.01010 78.51010 79.01010 79.50010 80.00010 80.50010 81.00010 81.51010 82.01010 82.51010 83.01010 83.50010 84.00010 84.50010 85.00010 85.51010 86.01010 86.51010 87.01010 87.50010 88.00010 88.50010 89.00010 89.51010 90.01010 90.51010 91.01010 91.50010 92.00010 92.50010 93.00010 93.51010 94.01010 94.51010 95.01010 95.50010 175.01000 174.51000 174.01000 173.50000 173.00000 172.50000 172.00000 171.51000 171.01000 170.51000 170.01000 169.50000 169.00000 168.50000 168.00000 167.51000 167.01000 166.51000 166.01000 165.50000 165.00000 Timp de incercare s 1 149.00000 149.50000 150.01000 150.51000 151.01000 151.50000 152.00000 152.50000 153.00000 153.50000 154.01000 154.51000 155.01000 155.51000 156.00000 156.50000 157.00000 157.50000 158.01000 158.51000 159.01000 159.51000 160.00000 160.50000 161.00000 161.50000 162.01000 162.51000 163.01000 163.51000 164.00000 164.50000 Timp de incercare s 1 229.01000 229.51000 230.00000 230.50000 231.00000 231.50000 232.01000 232.51000 233.01000 233.51000 234.00000 234.50000 235.00000 235.50000 236.01000 236.51000 237.01000 237.51000 238.00000 238.50000 239.00000 239.50000 240.01000 240.51000 241.01000 241.51000 242.00000 242.50000 243.00000 243.50000 244.01000 244.51000 245.01000 994.8900000 Timp de Forta standard N 2 -0.2465480 -0.3076860 0.3036970 0.8997960 1.4500400 1.8130500 2.1989800 2.8103700 2.8791500 3.1084200 3.2230500 3.2001200 3.3262200 3.4943500 3.6472000 3.7885800 3.8650000 4.1363000 4.2815100 4.3350000 4.3617500 4.5069600 4.5680900 4.8050000 4.8699600 4.9693100 5.1527300 5.3323200 5.5272000 5.8099700 5.8825700 6.2341100 6.3754900 6.7499700 6.9524900 7.2199700 7.5906200 7.8886700 8.0376900 8.4389100 8.6146800 8.6949300 9.0464700 9.0999700 9.3674500 9.3598100 Forta standard N 2 173.5770000 175.8930000 178.1440000 180.2720000 182.4350000 184.5290000 186.9090000 189.1220000 191.5060000 193.5660000 195.7320000 198.2240000 200.2450000 202.4120000 204.4670000 206.8900000 209.2210000 211.3260000 213.5880000 215.7400000 218.0480000 220.2260000 222.3960000 224.7000000 226.8210000 229.2670000 231.4220000 233.8750000 236.3090000 238.6510000 240.7070000 242.7320000 245.0900000 247.6270000 249.8320000 252.1170000 254.3290000 256.5230000 258.9150000 260.7990000 263.0190000 265.3960000 268.0820000 270.0000000 272.2090000 274.6770000 276.9930000 279.1820000 281.0050000 283.2630000 285.8580000 288.2040000 290.2140000 651.3850000 649.3360000 647.0020000 644.6710000 642.4700000 640.2690000 638.0070000 635.6300000 633.4370000 631.3770000 629.0000000 626.8990000 624.3650000 622.2520000 620.0780000 617.6780000 615.4350000 613.2460000 611.2200000 608.6950000 606.4590000 Forta standard N 2 534.2240000 536.0010000 538.5840000 541.0220000 543.2770000 545.5040000 547.8740000 550.3150000 552.5660000 554.7290000 556.9640000 559.1800000 561.7140000 563.6850000 565.9740000 568.2440000 570.6550000 572.8330000 574.8930000 577.2890000 579.7530000 581.8860000 584.2620000 586.4400000 588.7140000 590.8230000 593.1120000 595.2710000 597.4610000 599.9600000 601.9810000 604.3040000 Forta standard N 2 915.4450000 917.7600000 920.2400000 922.9070000 925.2650000 927.4770000 930.0030000 932.9110000 935.2230000 937.8940000 940.2590000 942.8230000 945.2230000 947.2860000 950.2090000 952.9340000 955.1540000 957.5840000 959.9950000 962.8840000 964.9860000 967.1750000 970.0110000 972.7040000 975.1500000 977.6030000 980.1210000 982.6390000 984.8060000 987.3090000 990.0680000 992.6970000 incercare s Forta standard N 1 2 1 Timp de Deplsarea mm Timp de incercare s 3 1 0.0000329 23.51010 0.0000329 24.11010 0.0068180 24.51010 0.0151712 25.00010 0.0234760 25.50010 0.0318327 26.00010 0.0403140 26.50010 0.0486533 27.01010 0.0569996 27.51010 0.0653183 28.01010 0.0734811 28.51010 0.0818205 29.00010 0.0901633 29.50010 0.0984750 30.00010 0.1069810 30.50010 0.1153270 31.01010 0.1236490 31.51010 0.1401410 32.01010 0.1484840 32.51010 0.1568330 33.00010 0.1651520 33.50010 0.1736710 34.00010 0.1819800 34.50010 0.1903260 35.01010 0.1986650 35.51010 0.2068210 36.01010 0.2151400 36.51010 0.2234860 37.00010 0.2318290 37.50010 0.2403100 38.00010 0.2486460 38.50010 0.2569920 39.01010 0.2653180 39.51010 0.2735020 40.01010 0.2818100 40.51010 0.2884940 41.00010 0.2984990 41.50010 0.3069800 42.00010 0.3153330 42.50010 0.3236450 43.01010 0.3319950 43.51010 0.3401610 44.01010 0.3484900 44.51010 0.3568090 45.00010 0.3651550 45.50010 0.3736640 46.00010 Deplsarea mm Timp de incercare s 3 1 1.1486600 96.00010 1.1569700 96.50010 1.1653300 97.00010 1.1736500 97.50010 1.1818200 98.00010 1.1901500 98.50010 1.1984800 99.00010 1.2068300 99.51010 1.2153200 100.01000 1.2236800 100.51000 1.2319800 101.01000 1.2403300 101.50000 1.2485100 102.00000 1.2568200 102.50000 1.2651600 103.00000 1.2734800 103.51000 1.2820100 104.01000 1.2903200 104.51000 1.2986400 105.01000 1.3069900 105.50000 1.3151600 106.00000 1.3234900 106.50000 1.3318100 107.00000 1.3401600 107.51000 1.3486600 108.01000 1.3569800 108.51000 1.3653400 109.01000 1.3736500 109.50000 1.3818100 110.00000 1.3901600 110.50000 1.3984800 111.00000 1.4068200 111.51000 1.4153100 112.01000 1.4236700 112.51000 1.4320000 113.01000 1.4403100 113.50000 1.4484900 114.00000 1.4568200 114.50000 1.4651600 115.00000 1.4734800 115.51000 1.4819900 116.01000 1.4903200 116.51000 1.4986500 117.01000 1.5070000 117.50000 1.5151400 118.00000 1.5234800 118.50000 1.5318300 119.00000 1.5401500 119.51000 1.5486500 120.01000 1.5569700 120.51000 1.5653300 121.01000 1.5736600 121.50000 1.5818100 122.00000 2.9069900 201.51000 2.8986700 201.01000 2.8903100 200.51000 2.8818300 200.01000 2.8734900 199.50000 2.8651700 199.00000 2.8568200 198.50000 2.8486400 198.00000 2.8403400 197.50000 2.8319900 197.00000 2.8236500 196.50000 2.8151500 196.00000 2.8068200 195.51000 2.7984800 195.01000 2.7901600 194.51000 2.7820000 194.01000 2.7736400 193.50000 2.7653200 193.00000 2.7570000 192.50000 2.7484800 192.00000 2.7401600 191.51000 Deplsarea mm Timp de incercare s 3 1 2.4735000 175.51000 2.4818300 176.00000 2.4903200 176.50000 2.4986700 177.00000 2.5069900 177.50000 2.5151500 178.01000 2.5234900 178.51000 2.5318200 179.01000 2.5401500 179.51000 2.5484900 180.00000 2.5570000 180.50000 2.5653100 181.00000 2.5736500 181.50000 2.5820000 182.01000 2.5901500 182.51000 2.5985000 183.01000 2.6068100 183.51000 2.6151700 184.00000 2.6236600 184.50000 2.6319800 185.00000 2.6403300 185.50000 2.6486500 186.01000 2.6568200 186.51000 2.6651600 187.01000 2.6734800 187.51000 2.6818200 188.00000 2.6903200 188.50000 2.6986700 189.00000 2.7069800 189.50000 2.7153200 190.01000 2.7235000 190.51000 2.7318200 191.01000 Deplsarea mm Timp de incercare s 3 1 3.8069900 256.01000 1050.1400000 Forta standard N 2 9.5241200 9.6387500 9.8183500 10.3609000 11.5111000 12.5887000 13.7503000 14.2853000 14.4840000 14.9272000 15.4010000 16.0965000 17.3651000 18.9891000 20.7315000 22.3135000 23.7961000 25.3475000 26.9141000 26.9600000 28.1178000 29.6806000 31.1862000 32.9515000 34.3004000 35.9588000 37.5522000 39.3443000 41.1479000 43.0088000 44.6634000 46.4516000 48.1826000 50.2155000 52.0611000 53.9143000 55.6453000 57.4451000 59.4206000 61.4458000 63.5207000 65.3052000 67.2348000 69.0843000 71.3196000 73.3601000 Forta standard N 2 292.4260000 294.8340000 297.2640000 299.2550000 301.4560000 303.6450000 306.2740000 308.5170000 310.7100000 313.1290000 315.4100000 317.7490000 319.6750000 321.7340000 324.3140000 326.6330000 328.8420000 331.0850000 333.3890000 335.7810000 337.9510000 339.9580000 342.0820000 344.7340000 347.0920000 349.1930000 351.6350000 353.7670000 356.2090000 358.2990000 360.4240000 362.7390000 365.4600000 367.5350000 369.6550000 371.9860000 374.3590000 376.5640000 378.6850000 380.7630000 383.4000000 385.7620000 387.8400000 390.2780000 392.6170000 395.1230000 397.2250000 399.3270000 401.5660000 404.0080000 406.3270000 408.4210000 410.8550000 778.4950000 776.2210000 773.4780000 771.0250000 768.6630000 766.1140000 763.6570000 761.1050000 758.8540000 756.2790000 753.7910000 751.1810000 748.9730000 746.5840000 744.0890000 741.5830000 739.0800000 736.4660000 734.0050000 731.4790000 729.2790000 Forta standard N 2 653.7350000 655.8090000 658.2470000 660.5290000 662.5810000 664.9530000 667.1850000 669.6920000 671.7280000 673.7650000 676.2220000 678.4500000 680.9220000 683.0730000 685.4270000 687.9760000 690.1230000 692.4890000 694.8080000 697.3450000 699.7600000 702.1710000 704.8120000 707.2530000 709.6070000 711.8580000 714.4260000 716.9550000 719.2820000 721.8310000 724.2230000 726.8220000 Forta standard N 2 3.8153300 256.50000 1052.5500000 3.8234800 257.00000 1055.0300000 3.8318300 257.50000 1057.5200000 3.8401500 258.00000 1060.2600000 3.8484900 258.51000 1062.5100000 3.8570000 259.01000 1064.9200000 3.8653200 259.51000 1067.4700000 3.8736500 260.01000 1070.2100000 3.8819800 260.50000 1072.4700000 3.8901600 261.00000 1074.9500000 3.8984800 261.50000 1077.4800000 3.9068200 262.00000 1080.0600000 3.9151600 262.51000 1082.4500000 3.9236500 263.01000 1084.7000000 3.9320000 263.51000 1087.5000000 3.9403100 264.01000 1090.2500000 3.9486500 264.50000 1092.4000000 3.9568400 265.00000 1095.1900000 3.9651500 265.50000 1097.6900000 3.9735000 266.00000 1100.2000000 3.9818200 266.51000 1102.4700000 3.9903300 267.01000 1104.8600000 3.9986600 267.51000 1107.5300000 4.0069900 268.01000 1110.2200000 4.0153100 268.52000 1112.4600000 4.0234800 269.00000 1115.1200000 4.0318300 269.50000 1117.5500000 4.0401400 270.00000 1120.1000000 4.0484800 270.51000 1122.3900000 4.0569900 271.01000 1124.8900000 4.0653200 271.51000 1127.6200000 Deplsarea mm Timp de incercare s Forta standard N 3 incercare s Forta standard N Deplsarea mm Timp de incercare s Forta standard N 1 2 3 1 2 388.01000 1724.5600000 6.4569800 414.01000 1858.6700000 6.8903200 441.01000 1998.5100000 Timp de Deplsarea mm Timp de incercare s Forta standard N 3 1 2 0.3819720 46.50010 75.2554000 0.3919800 47.00010 77.3762000 0.3986580 47.50010 79.5045000 0.4068170 48.00010 81.5680000 0.4151670 48.50010 83.6925000 0.4234790 49.00010 85.5572000 0.4318250 49.51010 87.7429000 0.4403340 50.01010 89.7070000 0.4486460 50.51010 91.9959000 0.4569990 51.00010 93.8797000 0.4653180 51.50010 95.8323000 0.4734910 52.00010 97.8919000 0.4818270 52.50010 100.0740000 0.4901520 53.00010 102.2140000 0.4984740 53.51010 104.3040000 0.5069830 54.01010 106.3180000 0.5153370 54.51010 108.5340000 0.5236450 55.01010 110.6850000 0.5319840 55.50010 112.8860000 0.5401710 56.00010 114.8810000 0.5484830 56.50010 117.0510000 0.5568360 57.00010 119.2220000 0.5651440 57.51010 121.5100000 0.5736570 58.01010 123.7040000 0.5819960 58.51010 125.7590000 0.5903110 59.01010 127.8340000 0.5986650 59.50010 130.0320000 0.6068210 60.00010 132.2020000 0.6151530 60.50010 134.2650000 0.6234920 61.00010 136.3290000 0.6318150 61.51010 138.7930000 0.6403100 62.01010 140.9980000 0.6486490 62.51010 142.9810000 0.6569990 63.01010 145.0940000 0.6653070 63.50010 147.2380000 0.6734800 64.00010 149.5040000 0.6818340 64.50010 151.6970000 0.6901520 65.00010 153.8140000 0.6984980 65.51010 156.0190000 0.7069800 66.01010 158.2350000 0.7153260 66.51010 160.7040000 0.7236650 67.01010 162.6760000 0.7319770 67.50010 164.7960000 0.7401570 68.00010 166.9440000 0.7484860 68.50010 169.2400000 0.7568150 69.00010 171.5640000 Deplsarea mm Timp de incercare s Forta standard N 3 1 2 1.5901500 122.50000 413.1740000 1.5984900 123.00000 415.4860000 1.6068300 123.51000 417.6070000 1.6151500 124.01000 419.6820000 1.6234900 124.51000 422.2460000 1.6318300 125.01000 424.5960000 1.6401500 125.50000 426.8160000 1.6486700 126.00000 429.1050000 1.6569800 126.50000 431.4050000 1.6653200 127.00000 433.8280000 1.6736700 127.51000 436.0250000 1.6818200 128.01000 438.1380000 1.6901500 128.51000 440.4420000 1.6984800 129.01000 442.9260000 1.7068300 129.50000 445.2220000 1.7153200 130.00000 447.2630000 1.7236400 130.50000 449.7730000 1.7319900 131.00000 452.0160000 1.7403200 131.51000 454.4080000 1.7484900 132.01000 456.3950000 1.7568100 132.51000 458.5120000 1.7651500 133.01000 460.9850000 1.7735000 133.50000 463.4720000 1.7819800 134.01000 467.0910000 1.7903400 134.50000 468.0500000 1.7986500 135.00000 470.2740000 1.8069900 135.51000 472.6810000 1.8151700 136.01000 474.8590000 1.8234800 136.51000 477.0560000 1.8318200 137.01000 479.0510000 1.8401500 137.50000 481.7530000 1.8486600 138.00000 484.1330000 1.8569800 138.50000 486.1160000 1.8653100 139.00000 488.4130000 1.8736600 139.51000 490.9540000 1.8818100 140.01000 493.2460000 1.8901600 140.51000 495.3560000 1.8984700 141.01000 497.4460000 1.9068200 141.50000 499.8570000 1.9153300 142.00000 502.2570000 1.9236400 142.50000 504.4920000 1.9320000 143.00000 506.7810000 1.9403100 143.51000 509.1730000 1.9484900 144.01000 511.4580000 1.9568300 144.51000 513.7320000 1.9651500 145.01000 515.9060000 1.9734900 145.50000 518.0110000 1.9819900 146.00000 520.4490000 1.9903300 146.50000 523.0360000 1.9986500 147.00000 524.9770000 2.0069800 147.50000 527.3430000 2.0151600 148.00000 529.6730000 2.0234800 148.50000 531.8100000 3.3486500 228.01000 910.2210000 3.3403000 227.50000 907.5880000 3.3319900 227.00000 905.2880000 3.3236700 226.50000 903.2480000 3.3151500 226.00000 900.3130000 3.3068200 225.51000 897.9480000 3.2984900 225.01000 895.5400000 3.2901700 224.51000 892.9880000 3.2818200 224.01000 890.1720000 3.2734800 223.50000 887.6950000 3.2651700 223.00000 885.6210000 3.2568200 222.50000 883.0870000 3.2486600 222.00000 880.4810000 3.2403200 221.51000 878.1080000 3.2319900 221.01000 875.7740000 3.2236600 220.51000 873.3010000 3.2151500 220.01000 870.2750000 3.2068200 219.50000 868.0050000 3.1984800 219.00000 865.7580000 3.1901600 218.50000 863.3090000 3.1819900 218.00000 860.6490000 Deplsarea mm Timp de incercare s Forta standard N 3 1 2 2.9153100 202.00000 780.9440000 2.9234900 202.50000 783.4890000 2.9318200 203.00000 786.0340000 2.9334800 203.50000 788.5440000 2.9353300 204.01000 790.8410000 2.9569900 204.51000 793.4810000 2.9653200 205.01000 796.0800000 2.9736500 205.51000 798.3720000 2.9820000 206.00000 800.7990000 2.9901500 206.50000 803.2060000 2.9984800 207.00000 805.8890000 3.0068300 207.50000 808.2390000 3.0151500 208.01000 810.5960000 3.0236600 208.51000 813.2710000 3.0319700 209.01000 815.6900000 3.0403400 209.51000 818.2390000 3.0486700 210.00000 820.5730000 3.0568100 210.50000 823.1870000 3.0651600 211.00000 825.6740000 3.0734800 211.50000 828.1010000 3.0818200 212.01000 830.5470000 3.0903200 212.51000 832.9880000 3.0986500 213.01000 835.5790000 3.1069900 213.51000 838.0360000 3.1153200 214.00000 840.2870000 3.1235100 214.50000 842.8510000 3.1318000 215.00000 845.3270000 3.1401600 215.50000 847.7720000 3.1485000 216.01000 850.2830000 3.1569900 216.51000 852.8810000 3.1653200 217.01000 855.4790000 3.1736400 217.51000 857.8710000 Deplsarea mm Timp de incercare s Forta standard N 3 1 2 4.2570000 283.01000 1185.4200000 4.2651500 283.51000 1188.0200000 4.2734900 284.01000 1190.4300000 4.2818300 284.50000 1193.0400000 4.2901500 285.00000 1195.6200000 4.2986400 285.50000 1198.0000000 4.3069900 286.00000 1200.6500000 4.3153300 286.51000 1203.0200000 4.3236400 287.01000 1205.7700000 4.3318200 287.51000 1208.1700000 4.3401700 288.01000 1210.6600000 4.3484800 288.50000 1213.2700000 4.3568400 289.00000 1215.7100000 4.3653100 289.50000 1218.4200000 4.3736600 290.00000 1220.5900000 4.3820000 290.51000 1223.2000000 4.3903200 291.01000 1225.9300000 4.3984900 291.51000 1228.3000000 4.4068200 292.01000 1230.8700000 4.4151500 292.50000 1233.2400000 4.4234900 293.00000 1235.9300000 4.4319900 293.50000 1238.3300000 4.4403100 294.00000 1240.7200000 4.4486500 294.51000 1243.4900000 4.4570000 295.01000 1246.0100000 4.4654600 295.51000 1248.4800000 4.4734800 296.01000 1250.9400000 4.4818300 296.50000 1253.4400000 4.4901600 297.00000 1256.1200000 4.4986700 297.50000 1258.4700000 4.5069800 298.00000 1261.0100000 4.5153300 298.50000 1263.4000000 Deplsarea mm Timp de incercare s Forta standard N Deplsarea mm Timp de incercare s Forta standard N 3 1 2 incercare s Forta standard N Deplsarea mm Timp de incercare s Forta standard N Deplsarea mm Timp de incercare s Forta standard N 1 2 3 1 2 3 1 2 469.50000 2145.9000000 7.8151400 496.51000 2285.1900000 8.2653100 524.00000 2426.2300000 incercare s Forta standard N Deplsarea mm Timp de incercare s Forta standard N Deplsarea mm Timp de incercare s Forta standard N 1 2 3 1 2 3 1 2 Timp de incercare s Forta standard N Deplsarea mm Timp de incercare s Forta standard N Deplsarea mm Timp de incercare s Forta standard N 1 2 3 1 2 3 1 2 8.7234900 Timp de Deplsarea mm 3 0.7651580 0.7734870 0.7818160 0.7901520 0.7985020 0.8068100 0.8153120 0.8236690 0.8319840 0.8401640 0.8484760 0.8568360 0.8651580 0.8734770 0.8819990 0.8903150 0.8986540 0.9069930 0.9151530 0.9234890 0.9318180 0.9401710 0.9486450 0.9569810 0.9653340 0.9736530 0.9818260 0.9901410 0.9985010 1.0068300 1.0153000 1.0236600 1.0319900 1.0403200 1.0484900 1.0568300 1.0651600 1.0734900 1.0820100 1.0903100 1.0986500 1.1070000 1.1151600 1.1234900 1.1318100 1.1401700 Deplsarea mm 3 2.0318400 2.0401400 2.0486500 2.0570000 2.0653100 2.0736600 2.0818100 2.0901600 2.0984900 2.1068200 2.1153100 2.1236500 2.1320000 2.1403100 2.1484900 2.1568300 2.1651500 2.1735100 2.1819800 2.1903200 2.1986700 2.2069800 2.2151600 2.2286400 2.2318200 2.2401600 2.2486500 2.2569800 2.2653200 2.2736600 2.2818100 2.2901500 3.7903300 2.4651400 3.7818200 2.4568400 3.7734900 2.4484800 3.7651500 2.4401700 3.7568100 2.4318100 3.7486600 2.4234700 3.7403200 2.4151700 3.7319900 2.4069800 3.7236500 2.3986400 3.7151700 2.3879900 3.7068200 2.3819900 3.6984800 2.3734900 3.6901700 2.3651600 3.6819800 2.3568300 3.6736700 2.3484800 3.6653200 2.3403300 3.6569800 2.3319900 3.6485000 2.3236500 3.6401500 2.3153400 3.6318200 2.3068100 3.6234800 2.2985000 Deplsarea mm 3 3.3568300 3.3651600 3.3734800 3.3818200 3.3903200 3.3986500 3.4070100 3.4153200 3.4234900 3.4318300 3.4401500 3.4484900 3.4569700 3.4653300 3.4736600 3.4819800 3.4901600 3.4984900 3.5068300 3.5151400 3.5236600 3.5320000 3.5403100 3.5486700 3.5568100 3.5651500 3.5734900 3.5818200 3.5903200 3.5986500 3.6070000 3.6153200 Deplsarea mm 3 4.7069800 4.7153200 4.7236500 4.7318200 4.7401700 4.7484800 4.7568200 4.7653400 4.7736500 4.7819900 4.7903100 4.7985000 4.8068300 4.8151400 4.8234900 4.8319900 4.8403200 4.8486600 4.8569900 4.8651600 4.8734800 4.8818400 4.8901500 4.8986500 4.9070000 4.9153200 4.9236600 4.9318000 4.9401700 4.9484900 4.9568000 4.9651500 Deplsarea mm Deplsarea mm 3 Deplsarea mm 3 Deplsarea mm Deplsarea mm 3 632.00000 2974.

  3366.6200000 11.8320000

	Timp de	Forta		Timp de	Forta		Timp de	Forta
	incercare	standard	Deplsarea	incercare	standard	Deplsarea	incercare	standard	Deplsarea
	s	N	mm	s	N	mm	s	N	mm
	1	2	3	1	2	3	1	2	3
	711.01000 3368.

  771.00000 3644.9200000 12.8401000 717.50000 3399.2900000 11.9485000 744.50000 3530.6200000 12.3985000 771.50000 3646.3800000 12.8485000

	Timp de	Forta		Timp de	Forta		Timp de	Forta
	incercare	standard	Deplsarea	incercare	standard	Deplsarea	incercare	standard	Deplsarea
	s	N	mm	s	N	mm	s	N	mm
	1	2	3	1	2	3	1	2	3
	792.00000 3724.

Rezultate obținute la încerc area de încovoiere în 4 puncte pentru epruveta D2 de la senzorii acustici

	Timp s Timp	Semnal de la senzorul: S1 S2 S3 Semnal de la senzorul:		Timp s Timp	ANEXA 5 Semnal de la senzorul: S1 S2 S3 Semnal de la senzorul: ANEXA 6	Timp s Timp	Semnal de la senzorul: S1 S2 S3 Semnal de la senzorul:
	395.52 s	S1	2	S2	1	S3	3	467.2 s	S1	5	S2	0	S3	2 538.88 s		19 S1	S2	3	S3
	396.8 610.56		1 54		0 5	2 468.48 24 679.68	9 48		0 8		4 540.16 20 748.8		17 113		6 35
	398.08 611.84		0 69		0 22	0 469.76 64 680.96	20 59	4 12		15 541.44 28 750.08		8 105		2 31
	399.36 613.12		2 36		0 7	1 471.04 11 682.24	7 66	0 18		3 542.72 29 751.36		14 107		1 38
	400.64 614.4		7 41		0 11	1 472.32 15 683.52	6 55	2 11		5 22 752.64 544		14 91		5 33
	401.92 615.68 Timp s 403.2 616.96	Semnal de la senzorul: 3 2 23 2 10 1 S1 S2 S3 2 0 1 474.88 Timp 473.6 684.8 s 25 4 11 686.08	Semnal de la senzorul: 6 2 59 13 30 753.92 Timp 3 545.28 s S1 S2 S3 8 2 4 546.56 56 19 31 755.2	Semnal de la senzorul: 22 3 265 141 S1 S2 S3 12 1 151 63
	0 404.48 618.24 1.28 405.76 619.52 2.56 407.04 620.8 3.84 408.32 622.08 5.12 409.6 623.36 6.4 410.88 624.64 7.68 412.16 625.92 8.96 413.44 627.2 10.24 414.72 628.48 11.52 416 629.76 12.8 417.28 631.04 14.08 418.56 632.32 15.36 419.84 633.6 16.64 421.12 634.88 17.92 422.4 636.16 19.2 423.68 637.44 20.48 424.96 638.72 21.76 426.24 640 23.04 427.52 641.28 24.32 428.8 642.56 25.6 430.08 643.84 26.88 431.36 645.12 28.16 432.64 646.4 29.44 433.92 647.68 30.72 435.2 648.96 32 436.48 650.24 33.28 437.76 651.52 34.56 439.04 652.8 35.84 440.32 654.08 37.12 441.6 655.36 38.4 442.88 656.64 39.68 444.16 657.92 40.96 445.44 659.2 42.24 446.72 660.48 43.52 448 661.76 44.8 449.28 663.04 46.08 450.56 664.32 47.36 451.84 665.6 48.64 453.12 666.88 49.92 454.4 668.16 51.2 455.68 669.44 52.48 456.96 670.72 53.76 458.24 672 55.04 459.52 673.28 56.32 460.8 674.56 57.6 462.08 675.84 58.88 463.36 677.12 60.16 61.44 465.92 464.64 678.4	799.0 799.5 800.0 800.5 0 6 28 0 2 27 0 1 24 0 5 46 0 4 26 0 10 71 0 4 48 0 4 48 0 5 26 0 1 37 0 2 29 0 3 30 0 3 58 0 4 40 0 4 24 0 8 32 0 8 30 0 7 31 0 7 77 0 2 41 0 4 52 0 5 32 0 4 53 0 7 54 0 2 62 0 4 54 0 4 49 0 2 30 0 6 36 0 8 48 0 3 41 0 6 89 0 4 100 0 5 87 0 9 60 0 5 63 0 5 51 0 9 93 0 8 59 0 4 92 0 3 186 0 16 94 0 10 75 0 7 74 0 9 116 0 11 72 0 4 52 0 0 6 5 51		-7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 -7969.9905 -7642.83844 -14864.84272 0 0 62.72 0 0 3 6 476.16 16 3 11 13 687.36 108 28 0 0 64 0 0 0 1 477.44 11 1 7 9 688.64 176 48 0 0 65.28 0 0 0 1 478.72 4 0 3 13 689.92 59 11 0 0 66.56 0 0 0 3 480 4 2 17 28 691.2 64 17 0 0 67.84 0 0 0 0 481.28 25 8 3 10 692.48 75 23 0 0 69.12 0 0 0 3 482.56 25 6 15 49 693.76 56 22 0 0 70.4 0 0 1 1 483.84 7 2 11 22 695.04 67 19 0 0 71.68 0 0 2 3 485.12 13 0 12 18 696.32 139 34 0 0 72.96 0 0 3 3 486.4 14 6 2 6 697.6 224 69 0 0 74.24 0 0 0 1 487.68 10 0 6 21 698.88 105 27 0 0 75.52 0 0 1 1 488.96 9 2 3 9 700.16 94 37 0 0 76.8 0 0 0 3 490.24 24 9 3 12 701.44 91 19 0 0 78.08 0 0 0 0 491.52 13 5 22 36 702.72 88 20 0 0 79.36 0 0 0 3 492.8 12 3 8 18 704 109 17 0 0 80.64 0 0 0 1 494.08 15 3 5 15 705.28 101 26 0 0 81.92 0 0 1 0 495.36 12 2 12 17 706.56 134 37 0 0 83.2 0 0 0 1 496.64 14 1 4 14 707.84 63 19 0 0 84.48 2 1 2 3 497.92 14 1 7 14 709.12 67 18 0 0 85.76 0 0 1 2 499.2 17 4 28 34 710.4 75 20 0 0 87.04 0 0 0 0 500.48 4 1 7 16 711.68 75 19 0 0 88.32 1 1 2 1 501.76 14 6 11 22 712.96 70 23 0 0 89.6 0 0 0 0 503.04 14 5 11 20 714.24 66 28 0 0 90.88 0 0 0 3 504.32 5 2 28 39 715.52 82 39 0 0 92.16 0 0 3 5 505.6 8 3 13 20 716.8 107 31 0 0 93.44 0 0 0 3 506.88 10 2 15 29 718.08 126 36 0 0 94.72 0 0 1 2 508.16 19 6 14 25 719.36 106 34 0 0 96 0 0 3 2 509.44 24 5 8 20 720.64 95 25 0 0 97.28 0 0 0 0 510.72 14 1 6 11 721.92 195 70 0 0 98.56 0 0 0 3 512 12 6 4 17 723.2 146 39 0 0 99.84 0 0 4 8 513.28 16 1 12 27 724.48 215 53 0 0 101.12 0 0 0 2 514.56 9 2 10 16 725.76 146 52 0 0 102.4 0 0 0 2 515.84 14 3 49 72 727.04 112 29 0 0 103.68 0 0 2 2 517.12 16 6 32 86 728.32 207 77 0 0 104.96 0 0 0 7 518.4 7 0 24 58 729.6 164 47 0 0 106.24 0 0 0 4 519.68 16 2 12 30 730.88 478 208 0 0 107.52 0 0 0 2 520.96 6 1 18 45 732.16 204 77 0 0 108.8 0 0 0 1 522.24 12 6 12 26 733.44 173 68 0 0 110.08 1 1 1 3 523.52 10 0 20 67 734.72 117 36 0 0 111.36 0 0 1 5 524.8 13 1 7 17 736 117 39 0 0 112.64 0 0 0 3 526.08 23 8 18 33 737.28 102 35 0 0 113.92 0 0 1 0 527.36 16 6 52 82 738.56 82 22 0 0 115.2 0 0 3 15 528.64 14 4 24 52 739.84 109 42 0 0 116.48 0 0 0 5 529.92 22 2 25 42 741.12 77 26 0 0 117.76 0 0 1 4 531.2 19 1 16 33 742.4 94 36 0 0 119.04 0 0 1 1 532.48 5 0 35 71 743.68 105 45 0 0 120.32 1 1 5 7 533.76 8 3 18 44 744.96 156 70 0 0 121.6 0 0 1 2 535.04 15 10 8 22 746.24 363 184 0 0 122.88 0 0 0 0 124.16 0 0 0 1 537.6 14 4 0 4 536.32 9 2 12 30 747.52 182 72	.3116 -15503.3116 -15503.3116 -15503.3116 -15503.3116 0 125.44 8 547.84 62 756.48 0 126.72 8 549.12 100 757.76 0 128 3 550.4 25 759.04 0 129.28 4 551.68 36 760.32 0 130.56 19 552.96 55 761.6 0 131.84 24 554.24 42 762.88 0 133.12 9 555.52 38 764.16 1 134.4 10 556.8 68 765.44 0 135.68 13 558.08 150 766.72 0 136.96 10 559.36 74 768 0 138.24 8 560.64 60 769.28 0 139.52 16 561.92 47 770.56 0 140.8 10 563.2 40 771.84 0 142.08 3 564.48 46 773.12 0 143.36 10 565.76 49 774.4 0 144.64 7 567.04 78 775.68 0 145.92 5 568.32 39 776.96 2 147.2 3 569.6 37 778.24 0 148.48 13 570.88 48 779.52 0 149.76 1 572.16 43 780.8 0 151.04 12 573.44 39 782.08 0 152.32 8 574.72 48 783.36 0 153.6 2 576 45 784.64 0 154.88 4 577.28 95 785.92 0 156.16 3 578.56 92 787.2 0 157.44 7 579.84 82 788.48 0 158.72 11 581.12 60 789.76 0 160 3 582.4 153 791.04 0 161.28 5 583.68 118 792.32 0 162.56 8 584.96 170 793.6 0 163.84 3 586.24 111 794.88 0 165.12 6 587.52 71 796.16 0 166.4 9 588.8 176 797.44 1 167.68 2 590.08 138 798.72 0 168.96 8 591.36 439 800 0 170.24 4 592.64 188 801.28 0 171.52 8 593.92 131 802.56 1 172.8 5 595.2 93 803.84 0 174.08 5 596.48 125 805.12 0 175.36 11 597.76 81 806.4 0 176.64 15 599.04 64 807.68 0 177.92 6 600.32 70 808.96 0 179.2 6 601.6 58 810.24 0 180.48 4 602.88 61 811.52 0 181.76 2 604.16 85 812.8 1 183.04 5 605.44 118 814.08 0 184.32 6 606.72 311 815.36 0 185.6 0 186.88 4 609.28 3 608 132 816.64	3.718 3.72 3.722 3.724 3.726 0 13 118 0 9 148 0 18 300 0 4 263 0 9 160 0 22 184 0 19 206 0 21 131 0 6 141 0 16 245 0 12 151 0 17 131 0 14 103 0 17 149 0 16 141 0 20 119 0 18 130 0 12 125 0 18 157 0 22 111 0 20 147 0 22 198 0 14 194 0 18 167 0 20 288 0 20 164 0 25 151 0 26 114 0 17 128 0 19 119 0 27 148 1 21 161 1 20 145 0 30 182 0 27 261 0 46 224 0 38 267 0 24 186 0 32 183 0 31 186 0 28 250 0 74 171 0 54 161 1 28 213 0 42 175 0 23 174 0 26 319 0 0 107 26 125	1 43 0 2 76 0 4 130 0 1 95 0 0 41 0 9 61 0 7 80 0 4 44 0 6 39 0 9 99 0 2 54 0 2 54 0 3 40 0 4 43 0 4 47 0 7 44 0 3 58 0 4 52 0 3 54 0 2 43 0 3 52 0 6 95 0 2 57 0 4 77 0 5 168 0 9 73 0 8 87 0 10 37 0 3 40 0 8 41 1 9 58 0 5 53 0 1 53 1 7 68 0 5 139 0 17 78 0 10 97 0 4 71 0 7 81 0 6 64 0 5 88 0 31 48 0 5 60 0 2 81 0 10 66 0 4 78 0 5 196 0 0 32 0 8 64

Rezultate obținute la încerc area de încovoiere în 4 puncte pentru epruveta D2 de la mașina de încercări mecanice

	Timp s Timp s 154.51 720.687 Forță N Forță N Timp s Forță N Timp s Forță N Timp s Forță N Timp s Forță N Timp s Forță N Timp s Forță N 645 3198.09 ANEXA 7 Deplsare mm Timp s Forță N Deplsare mm Timp s Forță N 2.56781 182.01 858.137 Deplsare mm Timp s Forță N Deplsare mm Timp s Forță N Deplsare mm Timp s Forță N Deplsare mm Timp s Forță N Deplsare mm Timp s Forță N Deplsare mm Timp s Forță N	Deplsare mm Deplsare mm 3.02615 Deplsare mm Deplsare mm Deplsare mm Deplsare mm Deplsare mm Deplsare mm	Timp s Timp s 209.5 Timp s Timp s Timp s Timp s Timp s Timp s	Forță N Forță N 994.856 Forță N Forță N Forță N Forță N Forță N Forță N	Deplsare mm Deplsare mm 3.4843 Deplsare mm
	72.5 322.191 155.01 723.158	1.20097 2.57613	100.51 182.51	455.273 860.416	1.6678 3.03447	127.51 210	587.647 997.338	2.11781 3.49264
	73.01 155.5 725.682 324.55	1.20949 2.58431	101 183.01	457.636 862.864	1.67596 3.04278	128.01 210.5	590.076 999.74	2.12612 3.50096
	73.51 326.833 156 727.942	1.21779 2.59262	101.5 183.5	460.065 865.166	1.6843 3.05097	128.51 211	592.615 1002.29	2.13446 3.5093
	74.01 329.052 156.5 730.673	1.22614 2.60098	102 184	462.264 867.866	1.69265 3.0593	129.01 211.5	595.002 1004.73	2.14281 3.51765
	Timp s 74.51 331.369 Forță N 157 733.128 75 333.576 157.51 735.541	Deplsare mm 1.23448 2.60931 1.24264 2.61779	Timp s 102.5 184.5 103.01 185	Forță N 464.773 870.26 467.454 872.597	Deplsare mm 1.70096 3.06764 1.70946 3.07596	Timp s 129.5 212.01 130 212.51	Forță N 597.465 1007.41 599.866 1009.74	2.15096 3.52613 Deplsare mm 2.15932 3.53449
	0.5 1.55141 0.000981276 75.5 335.886 1.25097 158.01 738.035 2.62615 1 3.7275 0.0092895 76 338.169 1.25929 158.51 740.639 2.63446 1.5 6.28986 0.0176427 76.5 340.678 1.26765 159.01 743.255 2.64281 2 8.30915 0.0259648 77.01 342.785 1.27614 159.5 745.55 2.65097 2.51 10.4814 0.0344669 77.51 345.172 1.28445 160 748.086 2.6593 3.01 12.5198 0.0428097 78.01 347.581 1.29281 160.5 750.575 2.66764 3.51 14.7571 0.0511318 78.51 350.159 1.30114 161 753.199 2.67596 4.01 16.9791 0.0594677 79 352.319 1.3093 161.51 755.65 2.68449 4.5 19.0022 0.0676305 79.5 354.549 1.31762 162.01 757.868 2.69279 5 21.1171 0.0759803 80 357.016 1.32597 162.51 760.641 2.70113 5.5 23.125 0.0842851 80.5 359.418 1.33431 163.01 762.978 2.70948 6 25.4081 0.092621 81.01 361.819 1.34279 163.5 765.372 2.71764 6.51 27.5651 0.10114 82.51 368.829 1.36781 164 767.823 2.72597 7.01 29.6303 0.109469 83 371.048 1.37598 164.5 770.367 2.73429 7.51 31.7758 0.117812 83.5 373.499 1.3843 165 773.002 2.74265 8.01 33.9557 0.126124 84 375.84 1.39263 165.51 775.285 2.75114 8.5 36.1586 0.134304 84.5 378.268 1.40096 166.01 778.122 2.75945 9 38.1702 0.142643 85.01 380.658 1.40948 166.51 780.666 2.76781 9.5 40.243 0.150962 85.51 382.915 1.4178 167.01 783.052 2.77614 10 42.3235 0.159312 86.01 385.382 1.42612 167.5 785.488 2.7843 10.5 44.5646 0.167627 86.51 387.63 1.43447 168 788.02 2.79263 11.01 46.7981 0.176132 87 390.2 1.44263 168.5 790.651 2.80096 11.51 48.8097 0.184475 87.5 392.648 1.45097 169 792.912 2.80931 12.01 50.8635 0.192797 88 395.015 1.45929 169.51 795.6 2.8178 12.51 52.833 0.201126 88.5 397.463 1.46763 170.01 798.101 2.82615 13 55.0474 0.2093 89.01 399.731 1.47614 170.51 800.66 2.83446 13.5 57.3458 0.217646 89.51 402.301 1.48446 171.01 802.977 2.8428 14 59.3345 0.225954 90.01 404.653 1.49282 171.5 805.268 2.85098 14.5 61.4953 0.2343 90.51 406.798 1.50112 172 807.819 2.8593 15.01 63.6676 0.242806 91 409.514 1.5093 172.5 810.332 2.86764 15.51 65.924 0.251125 91.5 411.659 1.51764 173 812.875 2.87596 16.01 67.9854 0.259474 92 414.13 1.52596 173.51 815.476 2.88448 16.51 70.0391 0.26779 92.5 416.573 1.5343 174.01 818.103 2.8928 17 72.242 0.275973 93.01 419.01 1.5428 174.51 820.933 2.90112 17.5 74.4028 0.284312 93.51 421.362 1.55115 175.01 822.998 2.90948 18 76.64 0.292628 94.01 423.434 1.55947 175.5 825.759 2.91764 18.5 78.6937 0.300977 94.51 426.169 1.56779 176 828.031 2.92597 19.01 80.8545 0.309462 95.01 428.67 1.57614 176.5 830.662 2.9343 19.51 83.176 0.317805 95.51 431.156 1.58447 177 833.19 2.94264 20.01 85.2565 0.326144 96.01 433.516 1.59281 177.51 835.592 2.95114 20.51 87.5511 0.33447 96.51 435.841 1.60113 178.01 838.097 2.95946 21 89.7387 0.342622 97 438.311 1.60929 178.51 840.69 2.96782 21.5 91.8 0.350962 97.5 440.637 1.61765 179.01 842.916 2.97612 22 94.1367 0.359315 98 443.279 1.62596 179.5 845.497 2.9843 22.5 96.3855 0.36762 98.5 445.436 1.63431 180 847.933 2.99265 23.01 98.5195 0.376129 99.01 447.98 1.64279 180.5 850.637 3.00097 23.51 100.677 0.384475 99.51 450.504 1.65113 181 852.787 3.0093 24.01 102.833 0.392794 100.01 452.779 1.65948 181.51 855.33 3.01779	24.51 103.51 185.51 25 104.01 186.01 25.5 104.51 186.51 26 105 187.01 26.5 105.5 187.5 27.01 106 188 27.51 106.5 188.5 28.01 107.01 189 28.51 107.51 189.51 29 108.01 190.01 29.5 108.51 190.51 30 109 191.01 30.5 109.5 191.5 31.01 110 192 31.51 110.5 192.5 32.01 111 193 32.51 111.51 193.51 33 112.01 194.01 33.5 112.51 194.51 34 113.01 195.01 34.5 113.5 195.51 35.01 114 196.01 35.51 114.5 196.51 36.01 115 197.01 36.51 115.51 197.5 37 116.01 198 37.5 116.51 198.5 38 117.01 199 38.5 117.5 199.51 39.01 118 200.01 39.51 118.5 200.51 40.01 119 201.01 40.51 119.51 201.5 41 120.01 202 41.5 120.51 202.5 42 121.01 203 42.5 121.5 203.51 43.01 122 204.01 43.51 122.5 204.51 44.01 123 205.01 44.51 123.51 205.5 45.01 124.01 206 45.51 124.51 206.5 46.01 125.01 207 46.51 125.5 207.51 47 126 208.01 47.5 126.5 208.51 48 127 209.01	105.082 469.874 875.366 107.159 472.444 877.71 109.366 474.816 880.288 111.641 477.076 882.541 113.997 479.554 884.965 116.204 482.04 887.619 118.414 484.442 890.059 120.64 486.95 892.346 122.766 489.322 894.874 125.199 491.811 897.72 127.031 494.137 900.079 129.383 496.699 902.42 131.624 499.039 904.967 133.834 501.713 907.61 136.297 504.244 909.935 138.29 506.772 912.417 140.6 509.205 914.933 142.89 511.515 917.786 145.097 514.199 919.867 147.243 516.582 922.334 149.35 518.804 924.862 151.851 521.286 927.413 153.954 523.661 929.883 156.203 526.464 932.086 158.509 528.801 934.683 160.448 531.126 937.337 162.907 533.65 939.872 165.183 536.152 942.27 167.29 538.446 944.699 169.623 540.913 947.468 171.906 543.437 949.69 174.354 545.98 952.436 176.339 548.283 954.684 178.599 550.879 957.289 180.836 553.251 959.668 183.173 555.962 962.054 185.384 558.15 964.727 187.697 560.555 967.152 190.137 563.072 969.516 192.531 565.508 972.128 194.895 568.063 974.709 196.907 570.411 977.52 199.086 572.858 979.715 201.53 575.405 982.354 203.909 577.574 984.825 206.077 580.304 987.425 208.483 582.718 989.812 210.518 585.372 992.359	0.40115 1.7178 3.08447 0.409289 1.72614 3.0928 0.417642 1.73447 3.10114 0.425975 1.74262 3.10949 0.43429 1.75097 3.11762 0.442806 1.75931 3.12596 0.451124 1.76763 3.13431 0.459478 1.77614 3.14263 0.46781 1.78446 3.15113 0.475966 1.7928 3.15946 0.484298 1.80115 3.16782 0.492634 1.8093 3.17614 0.500984 1.81762 3.18429 0.509452 1.82597 3.19264 0.517794 1.83431 3.20097 0.526148 1.84262 3.20931 0.534466 1.85113 3.21779 0.542643 1.85947 3.22614 0.550955 1.8678 3.23447 0.559308 1.87614 3.24279 0.567637 1.88429 3.25115 0.576125 1.89263 3.25946 0.584478 1.90098 3.2678 0.592797 1.9093 3.27615 0.601129 1.91781 3.2843 0.609303 1.92613 3.29264 0.617635 1.93447 3.30096 0.625964 1.94281 3.30931 0.634296 1.95097 3.3178 0.642816 1.95929 3.32612 0.651121 1.96763 3.33447 0.659463 1.97598 3.34281 0.667817 1.98446 3.35098 0.675969 1.99279 3.35929 0.684305 2.00114 3.36763 0.69262 2.00946 3.37598 0.700977 2.01765 3.38446 0.709475 2.02596 3.39281 0.717787 2.0343 3.40113 0.726144 2.04265 3.40947 0.734462 2.05113 3.41764 0.742798 2.05948 3.42597 0.751134 2.0678 3.4343 0.75946 2.07614 3.44263 0.767796 2.08431 3.45114 0.775966 2.09264 3.45946 0.784322 2.10096 3.46779 0.79262 2.1093 3.47613	48.5 130.5 213.01 49.01 131 213.51 49.51 131.51 214 50.01 132.01 214.5 50.51 132.51 215 51 133.01 215.5 51.5 133.5 216.01 52 134 216.51 52.5 134.5 217.01 53.01 135 217.51 53.51 135.51 218 54.01 136.01 218.5 54.51 136.51 219 55 137.01 219.5 55.5 137.5 220.01 56 138 220.51 56.5 138.5 221.01 57.01 139 221.51 57.51 139.51 222 58.01 140.01 222.5 58.51 140.51 223 59 141.01 223.5 59.5 141.5 224.01 60 142 224.51 60.5 142.5 225.01 61.01 143 225.51 61.51 143.51 226 62.01 144.01 226.5 62.51 144.51 227 63 145.01 227.5 63.5 145.51 228.01 64 146.01 228.51 64.5 146.51 229.01 65.01 147.01 229.51 65.51 147.5 230 66.01 148 230.5 66.51 148.5 231 67 149 231.5 67.5 149.51 232.01 68 150.01 232.51 68.5 150.51 233.01 69.01 151.01 233.51 69.51 151.5 234 70.01 152 234.5 70.51 152.5 235 71 153 235.5 71.5 153.51 236.01 72 154.01 236.51	213.019 602.245 1012.22 215.042 604.823 1014.95 217.356 607.072 1017.26 219.578 609.653 1019.91 221.83 612.089 1022.2 224.075 614.621 1024.78 226.171 617.03 1027.38 228.573 619.302 1029.92 230.89 622.006 1032.45 233.441 624.469 1035 235.369 626.939 1037.27 237.526 629.399 1039.71 240.05 631.785 1042.1 242.409 634.451 1044.88 244.593 636.608 1047.29 246.941 639.258 1049.63 249.11 641.683 1052.29 251.722 644.149 1054.88 253.795 646.685 1057.39 255.913 648.918 1059.83 258.059 651.55 1062.54 260.457 653.99 1064.97 262.87 656.127 1067.56 264.763 658.9 1070.18 267.157 661.447 1072.56 269.513 664.044 1075.24 272.045 666.423 1077.52 274.305 668.844 1079.96 276.512 671.417 1082.55 278.627 673.892 1085.01 281.086 676.213 1087.45 283.182 678.688 1089.86 285.545 681.193 1092.75 287.886 683.789 1095.22 290.176 686.008 1097.47 292.62 688.578 1100.1 294.72 690.998 1102.56 296.892 693.599 1105.19 299.168 695.913 1107.54 301.596 698.445 1110.27 303.7 700.969 1112.76 306.013 703.397 1115.28 308.369 705.929 1117.63 310.759 708.258 1120.13 313.039 710.943 1122.74 315.341 713.295 1125.28 317.555 715.716 1127.73 319.816 718.343 1130.62	2.16762 3.5428 0.800966 2.17597 3.55113 0.809482 2.18448 3.55931 0.817801 2.19279 3.56764 0.82614 2.20115 3.57597 0.834455 2.20947 3.5843 0.842649 2.21763 3.59281 0.850975 2.22597 3.60113 0.85929 2.2343 3.60946 0.86764 2.24262 3.6178 0.876135 2.25113 3.62597 0.884461 2.25949 3.63432 0.892803 2.26779 3.64262 0.901129 2.27613 3.65096 0.909306 2.28432 3.65948 0.917628 2.29263 3.66779 0.925991 2.30098 3.67614 0.934289 2.30929 3.68446 0.942798 2.31781 3.69264 0.951148 2.32615 3.70098 0.959466 2.33446 3.70931 0.967809 2.34281 3.71763 0.975955 2.35096 3.72613 0.984312 2.3593 3.73448 0.992637 2.36763 3.74279 1.00095 2.37596 3.75113 1.00948 2.38445 3.75931 1.0178 2.3928 3.76763 1.02613 2.40114 3.77598 1.03447 2.40945 3.78429 1.04264 2.4178 3.7928 1.05097 2.42615 3.80115 1.0593 2.43446 3.80946 1.06765 2.44282 3.81781 1.07613 2.45096 3.82596 1.08446 2.45931 3.8343 1.09281 2.46764 3.84264 1.10113 2.47596 3.85097 1.1093 2.48448 3.85946 1.11762 2.4928 3.86779 1.12598 2.50113 3.87614 1.1343 2.50947 3.88445 1.14278 2.51763 3.89263 1.15114 2.52597 3.90098 1.15947 2.5343 3.90929 1.1678 2.54265 3.91765 1.17596 2.55112 3.92612 1.18431 1.19265 2.55946 3.93446

Rezultate obținute la încercarea de tracțiune pentru epruveta D3 de la mașina de încercări mecanice

	Timp	Alungire	Forță	Timp	Alungire ANEXA 8	Forță	Timp	Alungire	Forță
	s	mm	N	s	mm		N	s	mm	N
	1.27E+02	2.07E+00 5.46E+03 1.34E+02 2.19E+00	5.69E+03	1.41E+02	2.31E+00	5.90E+03
	1.28E+02	2.09E+00 5.50E+03 1.35E+02 2.21E+00	5.72E+03	1.42E+02	2.32E+00	5.92E+03
	1.29E+02	2.11E+00 5.53E+03 1.36E+02 2.22E+00	5.75E+03	1.43E+02	2.34E+00	5.95E+03
	1.30E+02	2.12E+00 5.56E+03 1.37E+02 2.24E+00	5.78E+03	1.44E+02	2.36E+00	5.98E+03
	C:\ZWICK\TESTXPERT II\DATA\TP_MX1_ L0-80.zs2 1.31E+02 2.14E+00 5.59E+03 1.38E+02 2.26E+00 5.81E+03	1.45E+02	2.37E+00	6.00E+03
	Data/ora 1.32E+02	08/10/2014 15:47:13 2.16E+00 5.63E+03 1.39E+02 2.27E+00	5.84E+03	1.45E+02	2.37E+00	6.00E+03
	Viteza de incercare 1.33E+02 2.17E+00 5.66E+03 1.40E+02 2.29E+00 1 mm/min	5.87E+03	1.45E+02	2.37E+00	6.00E+03
	Latime epruveta		9,7 mm
	Grosime epruveta		1,9 mm
	Timp	Alungire	Forță	Timp	Alungire		Forță	Timp	Alungire	Forță
	s	mm	N	s	mm		N	s	mm	N
	1.90E+00	-2.56E-05 -1.87E+01 4.33E+01	6.71E-01	1.79E+03	8.54E+01	1.37E+00	3.88E+03
	2.20E+00	-2.56E-05 -1.87E+01 4.43E+01	6.88E-01	1.84E+03	8.64E+01	1.39E+00	3.92E+03
	3.20E+00	4.27E-03 -9.48E+00 4.53E+01	7.05E-01	1.90E+03	8.74E+01	1.41E+00	3.96E+03
	4.20E+00	2.03E-02 -1.00E+00 4.63E+01	7.22E-01	1.96E+03	8.84E+01	1.42E+00	4.01E+03
	5.20E+00	3.70E-02 4.76E+00 4.73E+01	7.38E-01	2.01E+03	8.94E+01	1.44E+00	4.05E+03
	6.20E+00	5.36E-02 7.78E+00 4.83E+01	7.55E-01	2.07E+03	9.04E+01	1.46E+00	4.09E+03
	7.20E+00	7.03E-02 9.51E+00 4.93E+01	7.72E-01	2.12E+03	9.14E+01	1.47E+00	4.13E+03
	8.20E+00	8.70E-02 1.67E+01 5.03E+01	7.88E-01	2.17E+03	9.24E+01	1.49E+00	4.17E+03
	9.20E+00	1.04E-01 1.80E+01 5.13E+01	8.05E-01	2.23E+03	9.34E+01	1.51E+00	4.21E+03
	1.02E+01	1.20E-01 3.46E+01 5.23E+01	8.22E-01	2.28E+03	9.44E+01	1.52E+00	4.25E+03
	1.12E+01	1.37E-01 6.16E+01 5.33E+01	8.38E-01	2.34E+03	9.54E+01	1.54E+00	4.29E+03
	1.22E+01	1.54E-01 9.56E+01 5.43E+01	8.55E-01	2.39E+03	9.64E+01	1.56E+00	4.33E+03
	1.32E+01	1.70E-01 1.36E+02 5.53E+01	8.72E-01	2.44E+03	9.74E+01	1.57E+00	4.37E+03
	1.42E+01	1.87E-01 1.81E+02 5.63E+01	8.89E-01	2.49E+03	9.84E+01	1.59E+00	4.41E+03
	1.52E+01	2.04E-01 2.27E+02 5.73E+01	9.05E-01	2.55E+03	9.94E+01	1.61E+00	4.45E+03
	1.62E+01	2.21E-01 2.75E+02 5.83E+01	9.22E-01	2.60E+03	1.00E+02	1.62E+00	4.49E+03
	1.72E+01	2.37E-01 3.25E+02 5.93E+01	9.39E-01	2.65E+03	1.01E+02	1.64E+00	4.53E+03
	1.82E+01	2.54E-01 3.77E+02 6.03E+01	9.55E-01	2.70E+03	1.02E+02	1.66E+00	4.57E+03
	1.92E+01	2.71E-01 4.30E+02 6.13E+01	9.72E-01	2.76E+03	1.03E+02	1.67E+00	4.61E+03
	2.02E+01	2.87E-01 4.85E+02 6.23E+01	9.89E-01	2.81E+03	1.04E+02	1.69E+00	4.65E+03
	2.12E+01	3.04E-01 5.40E+02 6.33E+01 1.01E+00	2.86E+03	1.05E+02	1.71E+00	4.69E+03
	2.22E+01	3.21E-01 5.95E+02 6.43E+01 1.02E+00	2.91E+03	1.06E+02	1.72E+00	4.72E+03
	2.32E+01	3.37E-01 6.51E+02 6.53E+01 1.04E+00	2.96E+03	1.07E+02	1.74E+00	4.76E+03
	2.42E+01	3.54E-01 7.08E+02 6.63E+01 1.06E+00	3.01E+03	1.08E+02	1.76E+00	4.80E+03
	2.52E+01	3.71E-01 7.65E+02 6.73E+01 1.07E+00	3.06E+03	1.09E+02	1.77E+00	4.84E+03
	2.62E+01	3.88E-01 8.22E+02 6.83E+01 1.09E+00	3.11E+03	1.10E+02	1.79E+00	4.87E+03
	2.72E+01	4.04E-01 8.79E+02 6.93E+01 1.11E+00	3.16E+03	1.11E+02	1.81E+00	4.91E+03
	2.82E+01	4.21E-01 9.36E+02 7.03E+01 1.12E+00	3.21E+03	1.12E+02	1.82E+00	4.95E+03
	2.92E+01	4.38E-01 9.93E+02 7.13E+01 1.14E+00	3.25E+03	1.13E+02	1.84E+00	4.98E+03
	3.02E+01	4.54E-01 1.05E+03 7.23E+01 1.16E+00	3.30E+03	1.14E+02	1.86E+00	5.02E+03
	3.12E+01	4.71E-01 1.11E+03 7.33E+01 1.17E+00	3.35E+03	1.15E+02	1.87E+00	5.05E+03
	3.22E+01	4.88E-01 1.17E+03 7.43E+01 1.19E+00	3.39E+03	1.16E+02	1.89E+00	5.09E+03
	3.32E+01	5.04E-01 1.22E+03 7.53E+01 1.21E+00	3.44E+03	1.17E+02	1.91E+00	5.12E+03
	3.42E+01	5.21E-01 1.28E+03 7.63E+01 1.22E+00	3.49E+03	1.18E+02	1.92E+00	5.16E+03
	3.53E+01	5.38E-01 1.34E+03 7.73E+01 1.24E+00	3.53E+03	1.19E+02	1.94E+00	5.19E+03
	3.63E+01	5.55E-01 1.39E+03 7.83E+01 1.26E+00	3.58E+03	1.20E+02	1.96E+00	5.23E+03
	3.73E+01	5.71E-01 1.45E+03 7.93E+01 1.27E+00	3.62E+03	1.21E+02	1.97E+00	5.26E+03
	3.83E+01	5.88E-01 1.51E+03 8.03E+01 1.29E+00	3.67E+03	1.22E+02	1.99E+00	5.30E+03
	3.93E+01	6.05E-01 1.56E+03 8.13E+01 1.31E+00	3.71E+03	1.23E+02	2.01E+00	5.33E+03
	4.03E+01	6.21E-01 1.62E+03 8.23E+01 1.32E+00	3.75E+03	1.24E+02	2.02E+00	5.36E+03
	4.13E+01	6.38E-01 1.68E+03 8.33E+01 1.34E+00	3.80E+03	1.25E+02	2.04E+00	5.40E+03
	4.23E+01	6.55E-01 1.73E+03 8.43E+01 1.36E+00	3.84E+03	1.26E+02	2.06E+00	5.43E+03

Rezultate obținute la încercarea la încovoiere pentru epruveta D3 de la sistemul de achiziție SPIDER8 Timp s

					Deplasări
	Timp		Senzor L	Senzor T	Deplasări Deplasări Senzor SU	Senzor SB
	Timp Timp s		Senzor L Senzor L m/m	Senzor T Senzor T m/m	Senzor SU Senzor SU m/m	Senzor SB Senzor SB m/m
	s s 319.50002		m/m m/m 47.05882	m/m m/m -57.88235	m/m m/m -3.93216	m/m m/m -3.93216
	293.00001 320.00002		64 47.52941	-65.41177 -57.88235	-3.93216 -3.93216	-3.93216 -3.93216
	293.50001 320.50002		63.52941 47.52941	-65.41177 -57.88235	-3.93216 -3.93216	-3.93216 -3.93216
	294.00001 321.00002		62.58824 47.52941	-64.94118 -57.88235	-3.93216 -3.93216	-3.93216 -3.93216
	294.50001 321.50002		62.11765 47.52941	-64.47059 -57.88235	-3.93216 -3.93216	-3.93216 -3.93216
	295.00001 322.00002 295.50001 322.50002 296.00001 323.00002 0 296.50001 323.50002 0.5 297.00001 324.00002 1 297.50001 324.50002 1.5 298.00001 325.00002 2 298.50001 325.50002 2.5 299.00001 326.00002 3 299.50001 326.50002 3.5 300.00001 327.00002 4 300.50001 327.50002 4.5 301.00001 328.00002 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.5 11 11.5 12 12.5 13 13.5 14 14.5 15 15.5 16 16.5 17 17.5 18 18.5 19 19.5 20 20.5 21 21.5 22 22.5 319.00002 318.50002 318.00002 317.50002 317.00002 316.50002 316.00002 315.50001 315.00001 314.50001 314.00001 313.50001 313.00001 312.50001 312.00001 311.50001 311.00001 310.50001 310.00001 309.50001 309.00001 308.50001 308.00001 307.50001 307.00001 306.50001 306.00001 305.50001 305.00001 304.50001 304.00001 303.50001 303.00001 301.50001 302.00001 302.50001	▪ ▪	61.64706 47.52941 Senzor L m/m 61.17647 47.52941 60.70588 47.05882 -42.35294 60.2353 47.05882 -42.35294 59.76471 46.58824 -42.35294 59.76471 46.11765 -42.35294 59.29412 45.64706 -42.35294 58.82353 45.17647 -42.35294 58.35294 45.17647 -42.35294 58.35294 44.70588 -42.35294 57.88235 44.70588 -42.35294 57.41177 44.23529 -42.35294 57.41177 44.23529 -42.35294 -42.35294 -42.35294 -42.35294 -42.35294 -42.35294 -42.35294 -42.35294 -42.35294 -42.35294 -42.35294 -42.35294 -42.35294 -42.35294 -42.35294 -42.35294 -42.35294 -42.35294 -42.35294 -42.35294 -42.35294 -42.35294 -42.35294 -41.88235 -40.47059 -36.23529 -30.58824 -23.52941 -16 -8.47059 -1.41176 4.70588 9.88235 14.58824 18.82353 23.05882 46.11765 45.17647 43.29412 41.88235 40.94118 41.88235 43.29412 44.23529 42.82353 41.41177 40.47059 40.47059 43.29412 47.05882 49.88235 51.29412 51.76471 51.76471 52.2353 52.2353 52.70588 52.70588 53.17647 53.64706 53.64706 54.11765 54.11765 54.58824 55.05882 55.05882 55.52941 55.52941 56 56.94118 56.47059 56.47059	-64.47059 -57.88235 Senzor T m/m -64 -57.41177 -64 -57.41177 19.29412 -63.52941 -57.41177 19.29412 -63.52941 -57.41177 19.29412 -63.05882 -57.41177 19.29412 -63.05882 -56.94118 19.29412 -62.58824 -56.94118 19.29412 -62.58824 -56.94118 19.29412 -62.11765 -56.94118 19.29412 -62.11765 -56.94118 19.29412 -62.11765 -56.94118 19.29412 -61.64706 -56.94118 19.29412 19.29412 19.29412 19.29412 19.29412 19.29412 19.29412 19.29412 19.29412 19.29412 19.29412 19.29412 19.29412 19.29412 19.29412 19.29412 19.29412 19.29412 19.29412 19.29412 19.29412 19.29412 19.29412 18.82353 18.35294 17.41177 16 15.05882 14.11765 13.17647 12.23529 11.29412 10.35294 9.41176 8 6.58824 -57.88235 -57.88235 -57.41177 -56.94118 -56.94118 -56.94118 -56.94118 -57.41177 -57.41177 -56.94118 -56.94118 Deplasări -3.93216 -3.93216 Senzor SU m/m -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -56.94118 -3.93216 -57.41177 -3.93216 -57.88235 -3.93216 -58.35294 -3.93216 -58.35294 -3.93216 -58.82353 -3.93216 -58.82353 -3.93216 -58.82353 -3.93216 -58.82353 -3.93216 -59.29412 -3.93216 -59.29412 -3.93216 -59.29412 -3.93216 -59.29412 -3.93216 -59.76471 -3.93216 -59.76471 -3.93216 -59.76471 -3.93216 -60.2353 -3.93216 -60.2353 -3.93216 -60.2353 -3.93216 -60.70588 -3.93216 -60.70588 -3.93216 -60.70588 -3.93216 -61.64706 -3.93216 -61.17647 -3.93216 -61.17647 -3.93216	-3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 Senzor SB -3.93216 -3.93216 m/m -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216 -3.93216

▪ ▪

Investigarea MSBE pentru proiectarea rețelei electrice a unui avion ▪ Studii și cercetări privind detectarea defectelor la structuri ▪

  Tableau 5.1. Dimensions des éprouvettes testées au fléchissement en quatre points.Pour les essayes de traction a été utilisé le même matériau composite stratifié armé avec racine époxydique et fibre carbone. Les dimensions principales de l'éprouvette se retrouvent dans le Tableau 5.2 et sa forme, dans la figure5.2.

		Indicatif	Longueur	Distance entre	Largeur	Epaisseur	Masse
	Matériaux composites	éprouvette	l	les supports	b	h	m
	unidirectionnels (0°) et		mm	mm	mm	mm	g
	multidirectionnels (systèmes avec fibres de carbone)	D1	248,62	207,66	20,29	8,79	63,47
		D2	248,92	207,66	20,32	8,51	63,57

Tabel 5.3. Valeurs

  numériques de la force de rupture et du déplacement extraites de la courbe caractéristique force -déplacement.

	Force	Déplacement	Force	Déplacement
	N	mm	N	mm
	484,6278	0,28748	3486,1171	1,222612
	1050,5080	0,454449	4006,426	1,422948
	1507,128	0,587960	4491,1611	1,62343
	2011,3004	0,738267	5018,3979	1,8571
	2494,5947	0,888643	5496,6035	2,0909254
	3009,5668	1,05557	5999,4790	2,371129

Résultats des tests de fléchissement en quatre points avec des transducteurs acoustiques

  Par l'intermédiaire de l'application DC_2 ont été calculées les valeurs des caractéristiques mécaniques du matériau pour l'éprouvette D2 (Tableur 5.5). Résultats numériques des variables dans le cas du fléchissement en quatre points.

	2000,07	260,705	4,28116910 7	37281,6
	2500,01	325,871	4,38590110 7	38193,7
	3000,06	391,052	4,4471610 7	38727,1
	3500,11	456,232	4,47653510 7	38982,9
	3949,04	514,749	4,39396810 7	38263,9
	5.5.2. Tableau 5.5. Force	Contrainte	Rigidité	Module d'élasticité
	N	MPa	MPa	MPa
	500,041	69,4363	4,31838710 7	41380
	1000,05	138,868	4,48998910 7	43024,3
	1500	208,292	4,58637810 7	43948
	2000,03	277,727	4,64658410 7	44524,9
	2500,04	347,159	4,67565810 7	44803,5
	3000,03	416,588	4,67830110 7	44828,8
	3500,15	486,035	4,67563310 7	44803,2
	3894,7	540,823	4,54806310 7	43580,0
			7	29146,0
	1000,01	130,349	3,8445310 7	33479,3
	1500,04	195,527	4,11087310 7	35798,7

Capitolul 2. Stadiul actual al cercetării privind detectarea defectelor în structuri

prietenilor care m-au susţinut de-a lungul acestei perioade.

Mulţumesc în mod deosebit referenţilor care, cu răbdare şi îngăduinţă, au analizat teza de doctorat şi m-au sfătuit astfel încăt, lucrarea să prezinte un nivel ştiinţific ridicat.

Nu în ultimul rând, doresc să mulţumesc celor care mi-au fost alături în această perioadă dificilă şi tuturor celor care, în mod direct sau indirect, m-au susţinut pe durata activităţii mele doctorale.

Diana Cătălina CAZANGIU. Studii

470.00000 2148.4100000 7.8234900 497.01000 2287.9500000 8.2736500 524.50000 2428.9600000 8.7318100 470.50000 2151.0800000 7.8318300 497.50000 2290.2100000 8.2818400 525.00000 2431.5600000 8.7401700 471.00000 2153.5600000 7.8401400 498.00000 2293.1600000 8.2901600 525.02000 2431.6800000 8.7405000 471.51000 2156.6400000 7.8486500 498.50000 2295.3500000 8.2985000 525.57000 2434.3100000 8.7496700 472.01000 2158.5800000 7.8569900 499.00000 2297.6700000 8.3068100 526.01000 2436.7900000 8.7569700 473.01000 2163.9300000 7.8736700 499.50000 2300.7300000 8.3151700 526.51000 2439.4500000 8.7653200 473.50000 2166.6000000 7.8818100 500.00000 2303.4100000 8.3234900 527.01000 2441.9300000 8.7736500 474.00000 2169.0500000 7.8901600 500.50000 2305.9200000 8.3318100 527.50000 2444.2800000 8.7818200 474.50000 2171.5800000 7.8985000 501.00000 2308.4200000 8.3401700 528.00000 2447.0700000 8.7901500 475.00000 2174.3400000 7.9068200 501.51000 2311.1300000 8.3486500 528.50000 2449.6900000 8.7984900 475.51000 2176.7900000 7.9153400 502.31000 2315.0100000 8.3619900 529.00000 2452.1300000 8.8068300 476.01000 2179.1700000 7.9236500 502.51000 2315.8400000 8.3653200 530.51000 2459.9700000 8.8319800 476.51000 2181.8600000 7.9319900 503.01000 2318.4800000 8.3736500 531.01000 2462.5800000 8.8403300 477.01000 2184.5600000 7.9403300 504.50000 2326.3800000 8.3985100 531.50000 2464.9400000 8.8485000 477.50000 2187.1000000 7.9484800 505.00000 2328.9200000 8.4068100 532.00000 2467.6800000 8.8568200 478.00000 2189.6400000 7.9568100 505.51000 2331.8000000 8.4153200 532.50000 2470.2400000 8.8651600 478.50000 2192.4100000 7.9651500 506.01000 2334.0700000 8.4236700 533.00000 2472.6200000 8.8734800 479.00000 2195.0700000 7.9735000 506.51000 2336.3800000 8.4319900 533.51000 2475.4800000 8.8820000 479.51000 2197.4100000 7.9819700 507.01000 2339.1800000 8.4403300 534.01000 2477.7400000 8.8903300 480.01000 2199.9600000 7.9903100 507.50000 2341.9500000 8.4484800 534.51000 2480.5000000 8.8986400 480.51000 2202.5000000 7.9986600 508.00000 2344.4200000 8.4568400 535.01000 2482.8200000 8.9069900 481.01000 2205.3600000 8.0069800 508.50000 2347.0100000 8.4651600 535.50000 2485.4100000 8.9151600 481.50000 2207.6600000 8.0151700 509.00000 2349.7900000 8.4734800 536.00000 2488.0400000 8.9235000 482.00000 2210.2800000 8.0234800 509.51000 2352.4700000 8.4820000 536.50000 2490.2400000 8.9318100 482.50000 2213.1200000 8.0318300 510.01000 2354.8000000 8.4903200 537.00000 2492.9300000 8.9401600 483.00000 2215.5600000 8.0401600 510.51000 2357.2300000 8.4986400 537.51000 2495.4600000 8.9486700 483.51000 2217.9000000 8.0486500 511.01000 2360.0200000 8.5069900 538.01000 2498.3400000 8.9569900 484.01000 2220.5200000 8.0570000 511.50000 2362.7500000 8.5151500 538.51000 2500.7200000 8.9653400 484.51000 2223.3800000 8.0653200 512.00000 2365.0200000 8.5234900 539.01000 2503.4400000 8.9736400 485.01000 2226.0000000 8.0736600 512.50000 2367.6800000 8.5318200 539.50000 2506.1100000 8.9818200 485.50000 2228.4100000 8.0818200 513.00000 2370.5800000 8.5401700 540.00000 2508.4800000 8.9901700 486.00000 2231.0000000 8.0901600 513.51000 2372.6100000 8.5486500 540.50000 2511.0800000 8.9984900 486.50000 2233.5600000 8.0984800 514.01000 2375.0500000 8.5569800 541.00000 2513.5200000 9.0068200 487.00000 2236.0500000 8.1068200 514.51000 2377.4900000 8.5653300 541.51000 2516.2800000 9.0153100 487.51000 2238.3500000 8.1153400 515.01000 2380.7300000 8.5736500 542.01000 2518.8700000 9.0236700 488.01000 2240.8100000 8.1236400 515.50000 2383.0700000 8.5818300 542.51000 2521.1600000 9.0319900 488.51000 2243.9500000 8.1319800 516.00000 2385.2500000 8.5901400 543.01000 2523.8800000 9.0403100 489.01000 2246.1500000 8.1403300 516.50000 2387.7900000 8.5985000 543.50000 2526.3400000 9.0484900 489.50000 2248.9500000 8.1484900 517.00000 2390.4100000 8.6068200 544.00000 2529.0300000 9.0568200 490.00000 2251.4800000 8.1568400 517.51000 2393.0300000 8.6153100 544.50000 2531.3200000 9.0651600 490.50000 2254.0600000 8.1651400 518.01000 2395.1400000 8.6236600 545.00000 2533.8100000 9.0734800 491.00000 2256.4700000 8.1735000 518.51000 2397.9600000 8.6319900 545.51000 2536.7500000 9.0819900 491.51000 2258.8000000 8.1819900 519.01000 2400.7500000 8.6403200 546.05000 2539.4200000 9.0909900 492.01000 2261.9200000 8.1903100 519.50000 2402.9500000 8.6484900 546.51000 2541.8100000 9.0986500 492.51000 2264.5500000 8.1986600 520.00000 2405.7500000 8.6568300 547.01000 2544.3700000 9.1070000 493.01000 2267.0400000 8.2069800 520.50000 2408.1300000 8.6651600 547.50000 2546.9300000 9.1151500 493.50000 2269.8500000 8.2151500 521.00000 2410.9100000 8.6734800 548.00000 2549.4200000 9.1234900 494.00000 2272.4400000 8.2234900 521.51000 2413.2900000 8.6820100 548.50000 2551.6800000 9.1318300 494.50000 2275.0400000 8.2318200 522.01000 2415.7400000 8.6903100 549.00000 2554.3300000 9.1401500 495.00000 2277.1200000 8.2401500 522.51000 2418.7200000 8.6986500 549.51000 2557.0300000 9.1486500 495.51000 2280.0600000 8.2486500 523.01000 2421.2400000 8.7070000 550.00000 2559.4900000 9.1568100 496.01000 2282.8900000 8.2570100 523.50000 2423.7100000 8.7151600 550.50000 2562.0800000 9.1651700

A base des recherches théoriques et/ou expérimentales dans le processus de surveillance de la qualité des structures (Structural Health Monitoring -SHM) se retrouvent le savoir-faire et l'expertise dans le domaine du comportement mécanique et thermique des structures industrielles.

Le défaut est la principale cause d'endommagement structurale qui se manifeste souvent dans l'intérieur des structures. Les dernières décennies, une attention particulière a été accordée à la conception des technologies qui assure l'intégrité des composantes en utilisant la détection des défauts des structures dès leur début. En plus, la technologie SHM basée sur le contrôle des vibrations des structures a fait l'objet des recherches du monde entier afin de concevoir des équipements efficaces, d'une grande importance dans l'industrie aéronautique, ainsi qu'en ingénierie mécanique. Premièrement, presque dans chaque domaine industriel, ont été effectués des essayes pour la détection des défauts dans les structures, la plus précoce possible. Une série de motivations comme la sécurité en fonctionnement des structures et la réduction des coûts de maintenance ont déterminé l'implémentation des systèmes SHM dans les applications de l'ingénierie aéronautique et civile.

Même si le développement d'un système SHM optimal a rencontré des certains problèmes, globalement, c'est à signaler des différentes méthodes d'intégration des systèmes sensoriels dans les composantes des avions, ces expérimentations étant encore d'actualité dans l'industrie aérospatiale. Le développement signifiant de ces technologies met ensemble des résultats multidisciplinaires : la dynamique structurelle, traitement du signal, systèmes sensoriels avancés, dispositifs hardware, télémétrie, matériaux avancés et, aussi, la reconnaissance statistique des caractéristiques spécifiques. De plus, sont connus des efforts de corréler tous ces technologies afin de développer une solution complète, intégrée de système SHM.

Dans l'aéronautique, un système SHM est seulement un concept et il implique de détecter automatique les défauts, diagnostiquer, prévoir, ainsi que l'atténuation des certaines évènement adverse qui pourraient apparaître du à la dysfonction des composantes d'un navire. Ceci peut être réalisé par l'acquisition des données en temps réel d'un réseau de senseurs et par l'utilisation des algorithmes avancés de prédiction, implémentés dans les logiciels de l'avion. Globalement, le problème de la conception des systèmes SHM est considérablement complexe et nécessite l'existence des systèmes sensoriels très efficaces et durables qui pourraient être intégrés dans la structure dès sa conception.

Les systèmes SHM sont utilisés également dans les structures mécaniques, éléctriques, hydraulique etc. La surveillance du fonctionnement des structures fait référence aux aspects de l'intégrité fonctionnelle mais, aussi, à la suivi en temps réel de la propagation des défauts et à l'évaluation de la durrée de vie restante de la structure.

Diana Cătălina Cazangiu. Caractérisation des processus d'endommagement des matériaux composite à base de fibres de carbone 5 CHAPITRE 3

OBIECTIFS DE LA THESE

La recherche cette thèse doctorale a été proposée et initiée du à l'importance de l'identification des défauts internes des matériaux composites par des méthodes modernes, avec le but de créer des matériaux nouveaux qui pourraient intégrer technologie sensorielle. La thèse s'est proposé une synthèse des méthodes utilisées à présent dans le dépistage des défauts, basée sur des références de spécialité et sur l'identification d'une méthode optimale susceptible d'être appliquée aux matériaux composites dans l'industrie. L'évaluation et la connaissance en temps réel de l'intégrité des structures est un objectif très important pour l'industrie.

Le thème de recherche se retrouve dans les tendances actuelles en ce qui concerne le développement des systèmes performantes pour le dépistage des défauts structurels qui peuvent identifier et localiser le défaut depuis son début et, ainsi, arrêtant sa propagation dans le matériau.

Comme a été montré déjà dans le chapitre précédent, une des raisons d'approche des recherches pour l'identification d'un système optimal de surveillance de l'intégrité structurale est l'amélioration de la sécurité des structures. L'identification d'un défaut à son début peut mener à la sauvegarde de la structure même et, aussi, de la vie des personnes. Une autre raison importante est soutenue par la motivation économique. De la figure 3.1 on peut observer, pour les structures avec des systèmes intégrés de dépistage des défauts, les coûts d'entretien et la fiabilité sont maintenus constants, alors que pour les structures classiques, les coûts d'entretien augmentent et la fiabilité décroît.

Établissement des critères

Dans la première étape de cette analyse ont été établis les critères pour une méthode avancée de détection des défauts dans les structures. Ces critères sont :

 Prix du système de détection des défauts (critère P) ;  Précision de détection (critère R) ;  Facilité d'application du système de détection des défauts (critère F) ;  Sécurité en fonctionnement (critère S) ;  Niveau de détection des défauts (critère N) ;  Seuil d'erreur (critère E) ;  Dégrée d'intégrabilité dans l'intérieur des matériaux (critère G).

Détermination du poids de chaque critère

Le but de cette étape est de calculer des coefficients de poids : sur un tableau carré sont marqués les critères au long des lignes et des colonnes. Dans le même tableau sont écrits les résultats des comparaisons entre l'importance réciproque des deux critères, effectuée par l'application DC_5 en LabVIEW (Fig. 5.42) et leurs valeurs sont chargées dans le Tableau 5.6.