Prise en compte du vieillissement couplé hygro-mécanique de pales de structures d'éolienne en milieu marin (EMR)
El Hadji Amadou Ba  1@  , Khalid Aoujdad  2  , Florian Gehring  3  , Damien Leduc  2  , Pierre Marechal  2  , Mounsif Ech-Cherif El-Kettani  2  , Alexandre Vivet  3  
1 : Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique
Centre National de la Recherche Scientifique, Ecole Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives, Université de Caen Normandie, Centre National de la Recherche Scientifique : UMR6252, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives : DRF/IRAMIS
CIMAP - UMR 6252, 6, Boulevard du Maréchal Juin 14050 Caen cedex 4 -  France
2 : Laboratoire Ondes et Milieux Complexes
Université Le Havre Normandie, Centre National de la Recherche Scientifique
3 : Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique
Université de Caen Normandie, Ecole Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives, Centre National de la Recherche Scientifique, Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés

La loi relative à la transition énergétique [1], votée le 17 Août 2015, ayant pour but de favoriser la part de l'énergie verte dans le mixte énergétique en France, prévoit une part de la production énergétique éolienne terrestre et marin de 20% en 2028. L'éolien a ainsi pour objectif une production d'électricité de 10 GW en 2028, ce qui représente la production de 10 réacteurs nucléaires [2]. Les pales d'éolienne sont une structure composite complexe. En fonction de la longueur de la pale chaque constructeur utilise ses propres matériaux et développe sa propre stratégie de conception. On retrouve cependant pour la plupart des pales une structure globale en matériaux sandwich dont les peaux sont en stratifiés résine thermodurcissable/fibre de verre et dont l'âme est en mousse polymère ou en balsa avec des renforts localisés faits avec des lames de stratifié résine thermodurcissable/fibre de carbone. Ces pâles d'éolienne marine subissent, en service, des sollicitations couplées mécaniques et environnementales (torsion, flexion, force centrifuge, impact, humidité, température, salinité...) [3]. L'ensemble de ces sollicitations génèrent des endommagements et un vieillissement des structures en service. Pour minimiser les opérations de maintenance et optimiser leur durée de vie, il est nécessaire de contrôler in-situ l'état de santé des matériaux de ces structures. La compréhension de la cinétique et des mécanismes d'endommagement reste essentielle dans l'étude de la mécanique de rupture de nos structures sandwich représentatives des pâles d'éoliennes en milieu marin. En effet, c'est dans cet optique que, des échantillons composites stratifiés UD verre/polyester et sandwichs en âme de mousse de SAN et de peaux en UD de verre sont testés mécaniquement en flexion. Ces échantillons qu'ils soit vierges et vieillis, sont soumis à des tests de flexion dans le but de comprendre les mécanismes d'endommagement. Pour la structure de composite UD verre/polyester, la classification des signaux acoustiques a fait apparaître 4 mécanismes d'endommagement avec chacune sa signature acoustique à savoir : la fissuration matricielle, la décohésion interface fibre/matrice, le délaminage et enfin la rupture de fibres. Au niveau des deux structures sandwich (vierges et vieillies), tous ces mêmes mécanismes d'endommagement sont apparus et s'y est ajoutée la décohésion interface âme/peaux. Le but est dans un premier temps de comprendre ce qui passe au niveau des peaux (composite UD verre/polyester) en terme de mécanisme rupture. Dans un second temps, le but est de comprendre l'influence du vieillissement sur les mécanismes d'endommagement en comparant ces mécanismes des sandwichs vierges avec ceux vieillis.


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