Un tomographe unique au monde, constitué de deux lignes de tomographie identiques à haute énergie croisées pour une acquisition simultanée de deux scans tomographiques. L’appareil ouvre la voie à des acquisitions simultanées bi résolution, ou bi énergie. Il autorise aussi  des scans deux fois plus rapides. Les deux sources X, identiques  ont une large gamme d’énergie jus’qu’à 300 keV ce qui donne à l’appareil son caractère unique. Il est équipé d’une platine pouvant accueillir des bancs d’essais in situ innovants. Il alimentera à l’INSA un nouveau champ de recherche vers des acquisitions très rapides et multimodales. Cette plateforme répond à une demande croissante de la recherche, de l’industrie et de l’enseignement dans la compréhension de phénomènes physiques dynamiques se manifestant à l’intérieur des structures et/ou de la matière.

L’usure par fretting (micro-déplacements alternés) est considérée comme une dégradation critique au niveau de nombreux contacts industriels (roulements, turbine, attaches moteur). Malheureusement, il n’existe pas de modèle permettant une prédiction fiable de cinétiques d’usure. Deux approches sont actuellement considérées : La première dite approche énergétique, mise en place par le laboratoire LTDS, consiste à corréler l’extension du volume d‘usure en fonction de l’énergie de frottement dissipée dans l’interface au travers d’un coefficient énergétique d’usure. Cette démarche est facile à implémenter dans un code FEM (éléments finis), mais reste cependant limitée car elle ne prend pas en compte la présence du lit de débris présent dans l’interface. La seconde approche, développée par le laboratoire LAMCOS, consiste à formaliser la dynamique d’usure en considérant un bilan entre le flux de débris d’usure généré et celui éjecté de l’interface. Plus physique, ce modèle prend en compte la présence du lit de débris mais reste très difficile à implémenter dans un code FEM. Par une approche couplée expérimentations / simulations, l’objectif de ce projet est de pallier à cette limitation en développant une approche énergétique étendue de l’usure prenant en compte l’effet du troisième corps. Cette nouvelle formulation permettra de donner des prédictions quantitatives de l’usure tout en tenant compte de la physique de l’interface et notamment des écoulements du troisième corps.

Les matériaux en contact, étudiés dans ce projet pour la mise en place de cette nouvelle approche ont été sélectionnés pour obtenir des interfaces modèles permettant de générer une usure abrasive. Ce projet porte donc sur des contacts métalliques mais sera potentiellement développé pour d’autres matériaux. Pour gérer et contrôler les écoulements de troisième corps, il est proposé de mettre en place des texturations de surface optimisées et d’étudier des configurations de contact « piégeantes » et « non piégeantes ». Cette nouvelle formulation de l’usure sera implémentée dans les codes du LTDS et du LaMCoS

Ce projet porte sur l'étude fondamentale d'une méthode innovante de détection et d'imagerie des dommages pour la surveillance structurelle. Le principe est basé sur l'utilisation du bruit acoustique et vibratoire ambiant comme substitut aux ondes ultrasonores incidentes générées par les méthodes d'essai non destructives conventionnelles. L'applicabilité du bruit incontrôlé pour la détection des défauts dans les structures de type plaque a été validée dans des travaux récents. Bien que des résultats académiques très encourageants aient été obtenus en termes de détection de défauts et localisation, l'utilisation de réponses de défauts linéaires rend hasardeuse une application dans des conditions réelles, où les changements liés à l'environnement dans les signaux enregistrés constitueraient un problème majeur. Par conséquent, nous proposons dans ce projet de profiter des phénomènes de non-linéarité acoustique de contact (CAN) liés aux endommagements, afin de développer des techniques de surveillance passive plus robustes. En effet, une zone endommagée sujette à les charges mécaniques statiques ou de basse fréquence (LF) présentent souvent un comportement non linéaire qui peut induire deux types des signatures caractéristiques dans les signaux ultrasonores haute fréquence (HF): (1) émission acoustique et génération d’harmoniques par des phénomènes de contact solide-solide; (2) effets pompe-sonde entraînant des modulations des ondes HF incidentes sur les dommages. L’exploitation de ces effets en utilisant les vibrations LF ambiantes telles que générées en service sera l’aspect clé de ce projet. Grâce au traitement original des ondes HF produites ou modulées naturellement par le CAN sous charge LF, nous nous attendons à une détection robuste et, éventuellement, à la localisation et à la caractérisation des dommages structuraux critiques. En effet, puisqu'ils s'appuieront sur un sondage répétitif des mêmes dommages dans différents états de chargement basse fréquence, plutôt que sur une base hypothétique « sans dommage », ces techniques devraient être beaucoup plus insensibles aux conditions environnementales que les techniques linéaires. De plus, les techniques envisagées ne dépendent pas de sources acoustiques produites artificiellement. Par conséquent, elles devraient être applicables avec des ressources plus faibles (consommation d'énergie, matériel réduit) que les systèmes classiques des techniques d'émission-réception. L'une des principales applications envisagées est la surveillance de la santé structurelle (SHM) des structures dont les conditions d'utilisation les soumettent aux ondes ambiantes acoustiques et vibratoires. Les structures aéronautiques en sont évidemment un exemple notoire. Dans ce contexte, les principes développés sont considérés comme une solution prometteuse pour déployer des systèmes de surveillance structurelle à bord et en service qui n'auraient pratiquement pas d'incidence sur la consommation de puissance de l'avion. Ce serait un gain significatif par rapport à la surveillance active classique, plus consommatrice d'énergie.

La fatigue, i.e rupture de structures mécaniques sous sollicitation cyclique, demeure une gageure technologique considérable, car elle survient de façon inattendue lorsque la structure fonctionne apparemment dans un régime stabilisé et sûr, sans signe extérieur de détérioration mécanique. Si des méthodes de prédiction de la durée de vie basées sur la suivi non-destructif des propriétés de matériaux, ont été proposées, la détection précoce et le suivi de la fissuration en fatigue reste un problème crucial. Nous avons récemment mis en évidence la détection de signaux d’émission acoustique (EA) spécifiques de la propagation de fissures par fatigue, dans différents matériaux métalliques. Ces signaux, dénommés multiplets acoustiques, se caractérisent par des formes d’ondes quasi identiques, signature d’une source unique, et sont déclenchés de façon répétée sur de nombreux cycles de chargement successifs au même niveau de contrainte. Ils marquent la propagation lente et incrémentale d’une fissure de fatigue à chaque cycle, ou le frottement le long des surfaces de rupture. Étant spécifiques à la fissuration incrémentale par fatigue, ils peuvent être utilisés comme des avertissements précurseurs de la propagation des fissures, qui mènera en définitive à une rupture globale. En se basant sur cette preuve de concept, le projet e-WARNINGS a pour but d’étendre cette étude aux objectifs suivants: i) comprendre l’origine des multiplets et identifier les mécanismes physiques impliqués, pour différents matériaux et différentes sollicitations ii) développer de nouveaux modèles de sources d’EA en analysant les signaux détectés en lien avec les événements mécaniques à leur origine. Des mesures de champs de déplacement à très haute vitesse et des simulations avancées de la rupture seront utilisées pour améliorer l’analyse des signaux EA. iii) proposer un nouveau suivi temps réel non-destructif fiable pour l’amorçage et la propagation de fissures de fatigue grâce à des algorithmes d’apprentissage automatique lors d'essais mécaniques ou au sein de structures industrielles en service. Pour atteindre ces objectifs, la méthodologie développée dans le projet e-WARNINGS est basée sur l’utilisation des multiplets acoustiques, interprétés comme la signature spécifique des fissures de fatigue. Ceci sera validé et étendu à d’autres matériaux. D’autres améliorations dans l’analyse des multiplets sont proposés, guidées par l’analyse d’une situation modèle avec une événement de propagation unique. Pour valider le modèle de source numérique et améliorer la robustesse des algorithmes, nous utiliserons diverses configurations expérimentales de complexité croissante. Tout cela bénéficiera à la détection temps réel de la propagation de la fissure en utilisant les multiplets dans des applications industrielles, en surmontant les limites des méthodes existantes qui nécessitent de nombreuses investigations manuelles et périodiques. Le projet e-WARNINGS en étendant le champ d’application de techniques d’analyse sismologique de pointe à la science des matériaux est innovant par nature. La détection spécifique de ces multiplets dans les matériaux permettra d’obtenir un nouveau moyen de détecter, surveiller et mesurer l’extension de fissure de fatigue in situ et in-operando avec des techniques non destructives. Cette nouvelle méthode de suivi et les nouveaux algorithmes de détection/mesure proposés dans ce projet permettront l’identification de fissures et le risque de rupture sous-jacent avec une sensibilité et une spécificité sans précédent et ce bien avant qu’une propagation instable ne se produise. Cela i) conduira à une solution autonome fournissant de véritables alertes précoces avec une détection en ligne fiable et un suivi de la fissuration par fatigue dans les structures en service, (ii) ouvrira la voie à une optimisation des démarches de tolérance au dommage et donc iii) servira à améliorer la sûreté des installations et la prévention du risque industriel.