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Abstract

Le présent exposé concerne un procédé (200) de contrôle non destructif d’une pièce tissée, le procédé comprenant les étapes : a) capturer (202) au moins une image d’une surface extérieure de ladite pièce par une caméra, b) détecter (206) des fils de chaine et/ou des fils de trame du tissage de ladite pièce à partir de l’au moins une image, c) déterminer (208) un déplacement des fils du tissage par rapport aux fils du tissage de référence, d) déterminer (210) un état d’endommagement de ladite pièce en fonction dudit déplacement. Figure à publier avec l’abrégé : [Fig. 3]

Description

Procédé de contrôle de pièces tissées de turbomachine
Domaine technique de l’invention
Le présent document concerne un procédé de détermination de l’état d’endommagement de pièces tissées de turbomachine, en particulier d’aéronef.
Etat de la technique antérieure
La représente une turbomachine 1 à double flux et à double corps. L’axe de la turbomachine est référencé X et correspond à l’axe de rotation des parties tournantes. Dans ce qui suit, les termes axial et radial sont définis par rapport à l’axe X.
La turbomachine 1 comporte, de l’amont vers l’aval dans le sens d’écoulement des gaz, une soufflante 2, un compresseur basse pression 3, un compresseur haute pression 4, une chambre de combustion 5, une turbine haute pression 6 et une turbine basse pression 7.
L’air issu de la soufflante 2 est divisé en un flux primaire 8 s’écoulant dans une veine annulaire primaire 9, et un flux secondaire 10 s’écoulant dans une veine annulaire secondaire 11 entourant la veine annulaire primaire 10. La veine annulaire secondaire 11 est délimité par un carter 21 de la soufflante 2 et un carter 31 entourant le compresseur basse pression 3. Une pluralité d’aubes directrices 22 fixes sont agencées dans la veine annulaire secondaire 11 en aval de la soufflante 2.
Le compresseur basse pression 3, le compresseur haute pression 4, la chambre de combustion 5, la turbine haute pression 6 et la turbine basse pression 7 sont ménagées dans la veine primaire 9.
Le rotor de la turbine haute pression 6 et le rotor du compresseur haute pression 4 sont couplés en rotation par l’intermédiaire d’un premier arbre 12 de manière à former un corps haute pression.
Le rotor de la turbine basse pression 7 et le rotor du compresseur basse pression 3 sont couplés en rotation par l’intermédiaire d’un second arbre 13 de manière à former un corps basse pression, la soufflante 2 pouvant être reliée directement au rotor du compresseur basse pression 3 ou bien par l’intermédiaire d’un train d’engrenage épicycloïdal par exemple.
Certaines pièces de la turbomachine 1, telle que le carter 21 de la soufflante 2 ou les aubes de la soufflante 2, sont réalisées par un tissage de fibres de carbone qui est ensuite noyé dans une résine formant une matrice. En fonctionnement de la turbomachine, ces pièces sont soumises à de fortes contraintes mécaniques, pouvant générer des endommagements de ces pièces. Pour anticiper des endommagements trop sévères, des modèles de simulation sont utilisés pour prévoir la durée de vie de ces pièces. Ces simulations doivent être les plus représentatives possibles de la réalité et sont basées sur des essais sur une pièce partielle ou une pièce complète. Toutes les configurations possibles ne pouvant être testées, les écarts par rapport à la réalité restent présents. Pour lever le doute, il est parfois nécessaire de démonter les pièces et les soumettre à des essais, entravant l’utilisation de la turbomachine.
Il existe un besoin de déterminer l’endommagement de pièces de turbomachine de façon plus fiable et moins invasive. Cet endommagement est défini par la propagation dans le matériau de fissurations, de décohésions ou de délaminage dans une zone saine ou à partir d’une zone ayant déjà une anomalie.
Le présent document propose un procédé de contrôle non destructif d’une pièce tissée, par exemple une pièce tissée de turbomachine d’aéronef, le procédé comprenant les étapes :
a) capturer au moins une image d’une surface extérieure de ladite pièce par une caméra,
b) détecter des fils de chaine et/ou des fils de trame du tissage de ladite pièce à partir de l’au moins une image,
c) déterminer un déplacement des fils du tissage par rapport aux fils du tissage de référence,
d) déterminer un état d’endommagement de ladite pièce en fonction dudit déplacement.
Le procédé permet de déterminer l’état d’endommagement de la pièce tissée à partir d’images prises de la pièce tissée. Le procédé permet de déterminer l’endommagement des pièces de façon plus simple et plus fiable.
Les fils du tissage de la pièce peuvent être noyés dans une matrice par exemple une résine.
La pièce peut comprendre des composites à fibres unidirectionnelles.
La pièce peut être réalisée par un tissage classique, tel qu’un tissage sergé ou taffetas. La pièce peut encore être réalisée par un tissage en 3D ou un tissage 3D interlock.
Ladite au moins une image peut être extraite d’une vidéo prise préalablement ou en temps réel de la pièce. Ladite au moins une image peut comprendre la totalité ou une partie de la pièce.
La caméra peut être une caméra CCD ou tout autre type de caméra adapté.
Le procédé peut comprendre, préalablement à l’étape c), une étape de comparaison de la position des fils du tissage à la position de référence de fils du tissage de la pièce déterminés préalablement à la déformation de la pièce.
Les positions de référence des fils du tissage de la pièce peuvent être préalablement déterminés lorsque la pièce n’est soumise à aucun effort mécanique. Les positions de référence peuvent être déterminées par des essais mécaniques expérimentaux. Les positions de référence des fils du tissage de la pièce peuvent être stockées dans une première base de données.
Le déplacement des fils du tissage peut être détecté par détection d’un ou plusieurs vides dans la matrice. Pour cela, le procédé peut comprendre une étape de détection de la matrice de la pièce, et un ou plusieurs vides étant déterminés dans la pièce si aucun fil du tissage, ou si la matrice, n’est pas détecté dans un endroit de la pièce. Ce vide peut correspondre à une fissure de la pièce.
L’état d’endommagement peut être déterminé à l’étape e) par consultation d’une seconde base de données comprenant des états d’endommagement de la pièce en fonction du déplacement des fils du tissage. La seconde base de données peut être déterminée par des essais mécaniques expérimentaux. L’état d’endommagement de la pièce peut être estimé à partir de la quantité de fissuration de matrice, de décohésions entre les fibres et la matrice ou encore de la présence de délaminage dans l’épaisseur du matériau de la pièce. D’une manière générale, cet état d’endommagement peut être estimé comme un pourcentage de cohésion entre les éléments constitutifs de la pièce.
L’étape b) peut comprendre les sous-étapes :
réduire le bruit de l’au moins une image, et
appliquer un seuil à l’au moins une image.
La réduction du bruit peut être réalisée en appliquant un filtre adapté, par exemple un filtre gaussien.
L’application du seuil permet de binariser l’image. La valeur du seuil peut être déterminée préalablement et peut varier d’une image à une autre.
Le procédé peut comprendre en outre une étape de segmentation de l’image par exemple par un algorithme de k-moyennes. Cette étape de segmentation permet de distinguer les fils du tissage et la matrice, et éventuellement un ou plusieurs vides. D’autres algorithmes de segmentation peuvent être utilisés à cette étape, par exemple des algorithmes d’apprentissage.
Le procédé peut comprendre une étape préalable de coloration de la matrice de la pièce lors de sa fabrication.
La pièce peut être un carter de la turbomachine, par exemple le carter d’une soufflante de la turbomachine. La pièce peut être le carter d’une turbine de la turbomachine.
La pièce peut être une aube d’une turbine ou une aube de la soufflante de la turbomachine.
La pièce peut être en fibres de carbone. Par exemple, la pièce peut être en fibres de verre.
Le procédé peut comprendre une étape d’installation de la caméra pour capturer ladite au moins une image.
La caméra peut être installée à demeure dans la turbomachine ou peut être amovible de la turbomachine. La turbomachine peut être partiellement démontée avant l’installation de la caméra.
Le présent document concerne encore un dispositif comprenant des moyens de mise en œuvre du procédé précité.
Le présent document concerne encore une turbomachine comprenant des moyens de mise en œuvre du procédé précité.
Brève description des figures
la déjà décrite représente une turbomachine à double flux,
la représente une pièce tissée de la turbomachine de la ,
la représente un procédé de détermination d’un état d’endommagement de la pièce tissée de la ,
la représente une image de la surface extérieure d’une partie de la pièce tissée de la ,
la représente une image après traitement par le procédé de la .

Claims (9)

  1. Procédé (200) de contrôle non destructif d’une pièce tissée, par exemple une pièce tissée de turbomachine (1) d’aéronef, le procédé comprenant les étapes :
    a) capturer (202) au moins une image (300) d’une surface extérieure de ladite pièce par une caméra (114),
    b) détecter (206) des fils de chaine (304) et/ou des fils de trame (306) du tissage de ladite pièce à partir de l’au moins une image,
    c) déterminer (208) un déplacement des fils du tissage (304,306) par rapport à des fils de tissage de référence,
    d) déterminer (210) un état d’endommagement de ladite pièce en fonction dudit déplacement.
  2. Procédé (200) selon la revendication 1, dans lequel l’étape b) comprend les sous-étapes :
    réduire le bruit de l’au moins une image (300), et
    appliquer un seuil à l’au moins une image (300).
  3. Procédé (200) selon l’une des revendications précédentes, comprenant, préalablement à l’étape c) (208), une étape de comparaison de la position des fils du tissage (304,306) à la position de référence de fils du tissage de la pièce, déterminés préalablement à la déformation de la pièce.
  4. Procédé (200) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la pièce est un carter de la turbomachine (1), par exemple le carter (21) d’une soufflante (2) de la turbomachine.
  5. Procédé (200) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel la pièce est une aube d’une turbine (6,7) ou de la soufflante (2) de la turbomachine (1).
  6. Procédé (200) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la pièce est en fibres de carbone.
  7. Procédé (200) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la pièce comprend des composites à fibres unidirectionnelles.
  8. Procédé (200) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la pièce est réalisée par un tissage classique ou un tissage 3D ou un tissage 3D interlock.
  9. Procédé (200) selon l’une des revendications précédentes, comprenant une étape d’installation de la caméra (114) pour capturer ladite au moins une image (300).
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