SHM-OWTGrout

Pour détecter l’occurrence et la gravité des dommages un coulis de liaison, un système SHM basé sur des capteurs à fibre optique de type FBG (Fiber Bragg Grating) a été mis au point pour étudier un essai de fatigue  sur un spécimen « grande échelle » réalisé  à l’université Leibniz de Hanovre. Les données on été analysées à l’aide de  la distribution de Wigner-Ville (WVD), et l’une de ses propriétés marginales, la densité spectrale d’énergie (ESD). Un indicateur de dommage,  basé sur le changement total des sous-harmoniques dans la densité spectrale d’énergie de la réponse des capteurs à fibre optique,  a été mis au point.

Les résultats montrent qu’avec cette méthode, il est possible de détecter l’état d’endommagement de l’échantillon de connexion injecté, en identifiant les différentes phases d’endommagement (phase I, II et III, soit respectivement l’apparition des microfissures, l’augmentation linéaire de celles-ci, puis apparition / propagation d’une manière instable de micro-fissures jusqu’à défaillance complète de l’échantillon. La détection de la phase finale a également été effectuée à un stade précoce. Certaines informations sur la gravité locale des dommages ont également été obtenues, telles que le fait que les contraintes maximales et les dommages qui en résultent se produisent au niveau de  la première clé de cisaillement.

Un travail de modélisation de l’endommagement du coulis de liaison a été réalisé. Le modèle CDP a été utilisé pour la modélisation numérique du coulis. Deux types de dommages ont été simulés : la fissuration par compression et l’endommagement de l’interface acier-ciment. La fissure elle-même a été modélisée comme une fissure de joint non propageante, tandis que la rupture de l’interface a été simulée en réduisant le coefficient de friction entre le coulis et les surfaces en acier. Une méthode basée sur l’identification harmonique non linéaire dans la réponse vibratoire de la structure (via l’analyse du domaine fréquentiel et le calcul de la densité spectrale d’énergie) a été proposée et des indicateurs de dommages ont été calculés pour suivre les dommages dans la structure. L’analyse numérique et les calculs des indicateurs de dommages ont confirmé que la méthode pouvait être utilisée pour détecter l’apparition de dommage, mais aussi pour localiser et identifier la gravité des dommages. Cependant, la modélisation de la défaillance de l’interface semble sous-estimer les non-linéarités de la structure et donc les valeurs correspondantes de l’indice de dommage ont également été sous-estimées.

Une éprouvette pour les tests à petite échelle à été fabriquée. L’éprouvette a été équipée de multiples capteurs~: 8 capteurs d’émission acoustique, 3 jauges résistives, 3 réseaux de Bragg fibrés et une fibre pour mesure de déformation répartie cheminant en serpentin sur les surfaces externes  des cylindres interne et externe.

Les tests de fatigue ont été réalisés entre le 12 et le 20 novembre 2018.L’autopsie de l’éprouvette a montré que l’essai de fatigue a bien endommagé deux des 5 verrous. La fissuration en biais entre les verrous intérieurs et extérieurs est  cohérente avec les résultats de la littérature . Les capteurs d’émission acoustiques ont mis en évidence l’existence de trois phases d’accroissement important du nombre d’évènements acoustiques détectés. Ce comportement décrit la courbe de fluage cyclique classique de la littérature. Un second enseignement que l’on peut tirer de l’émission acoustique est le caractère asymétrique de l’endommagement. Cette asymétrie est confirmée par les mesures réparties par fibres optiques.