Présentation IDIL - IFSTTAR- XFIBER ( PDF - 4.2 Mo)
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Comportement en fatigue et en fluage de structures composites intelligentes à travers de exemples . Lionel Quétel: IDILFibres Optiques Emmanuel Pinsard: IXFIBER Monssef Drissi Habti: IFFSTAR Sommaire • • • • • • • • 1. Présentation d’IDIL, IXFIBER, IFFSTAR 2. Contexte, les fibres et le génie civil 3. Utilisation de fibre 80 µm 4.Insertion en composite de la fibre et de sa connectique de manière industrielle: La pultrusion. 5. Localisation de la connectique, pigtailing 6. Caractérisation, mise en fatigue 7.Réalisation des passerelles 8. Conclusions 1- Présentation d’IDIL Fabrication de connecteurs et de Kits éducatifs Ingénierie composants Ingénierie systèmes Distribution Offre capteurs d’IDIL ► Capteurs localisés: Les réseaux de Bragg (10 millimètres) ► Capteurs distribués: Rétrodiffusion Brillouin (Quelques centaines de mètres) Offre capteurs d’IDIL Capteurs ponctuels: les réseaux de Bragg Partenariat avec FiberSensing Capteurs longues bases de mesure: les capteurs Brillouin Partenariat avec Omnisens • Fondée en 2006 • 38 personnes • Développe et fabrique des fibres Fibres optiques spéciales Produits Marché Fibres actives : Laser, Amplificateur, Lidar : • Ytterbium • Marquage, Soudure • Erbium/Ytterbium • Lidar, Amplificateur Haute-Puissance • Thulium • Lidar, Source Optique, Laser Fibres passives : • Maintien de polarisation (PM) Sensor : • Gyroscope, Capteurs différents diamètres / dopants / géométrie / revêtement • Fibre photo-sensible • Composants Fibrés, Réseaux de Bragg Fiber Bragg Grating (FBG) Produits Marché Filtres optiques : Capteur & Laser : • Miroir sélectif en longueur d’onde • Contrainte, température • Miroir haute/basse réflectivité • Cavité laser • Filtre large bande • Filtre optique télécom • ... 9 Capteur FBG pour la mesure de contrainte et de température Capteur à base de FBGs en chapelet Jusqu’à 100FBGs par fibre (sans soudure) Bande optique de 600nm à 2000nm Fibre et revêtement de fibre adaptés au milieu environnemental (cryogénique, milieu radiatif, ...) 10 Système d’interrogation de réseaux de Bragg FABRICATION de la FIBRE + FABRICATION de FBG Développement de Systèmes complets custom 2. Contexte Implantation de réseaux de Bragg pour le suivi d’un pont (paserrelle) en matériau composite Projet collaboratif DECID II 11 Ponts en composite: une réalité Problématique du projet Insertion of optical fiber with small diameter (80 µm) and connectors in a composite structure during the fabrication process. 13 Passerelles à réaliser 3.5 m 20 m X2 Une sur le toit du Techno campus EMC2 Une sur le site Ifsttar de Bouguenais Il existe déjà de la fibre optique dans le béton ! Pont Les Chauvauds 17 3. Structures composites instrumentées - Quelle fibre spéciale ? Fibre compatible avec la photo-inscription de Bragg Résistante au process de pultrusion (150°C pendant quelques minutes) Faible encombrement (intrusion) Peu sensible aux micro-courbures 18 3. Structures composites instrumentées - Quelle fibre spéciale ? Choix du diamètre de la silice 80µm ? 40 µm ? plutôt que 125µm en standard ? expérimentalement, manipulation + soudabilité + clivage de fibre ⇒ meilleurs compromis : 80µm Choix du revêtement Revêtement primaire SOUPLE pour faciliter dénudabilité Revêtement secondaire RESISTANT aux agressions environnementales (5mn à 200C°) ⇒ double revêtement de fibre 130µm et 170µm 19 3. Structures composites instrumentées - Quelle fibre spéciale ? Choix du guide optique Monomode à 1550nm coupure à 1250nm Réduction de la sensibilité aux courbures 0.14 d’Ouverture Numérique (vs 0.11 pour une SMF) Diamètre de mode à 1550nm 8.8µm 4.Insertion de la fibre en composite de manière industrielle: La pultrusion 1 2 3 Réalisation d’éprouvettes composite verre/ polyester: 40 mm X 16 mm , de longueur 300 mm équipées de réseaux de Bragg 4 Insertion lors de la pultrusion Fibre optique de longueur > 20 m Bain de résine Fabrication process Connecteur 21 Insertion de la connectique Férules MU (diam 1.25 mm, protégée par un insert INOX) Connecteur standard monomode Caractérisation à l’OTDR pendant la pultrusion Perte < 0.01 dB pour 10 m d’éprouvette 5. Localisation de la connectique, pigtailing. Localisation, puis découpe Localization of the connectors by ultrasound Optical fiber in the composite Connector with the ceramic ferule 25 L’éprouvette finie et connectorisée 300 mm 6. Caractérisation, Mise en fatigue Transmission : Spectres des réseaux de Bragg réalisés sur fibre 80 µm Reflection : Mise en fatigue Interrogation des réseaux de Bragg Comparaison fibre 125 µm - fibre 80 µm Mise en cyclage Comportement final 7. Réalisation des passerelles: Apres validation sur éprouvette, réalisation des capteurs et connecteurs pour 4 poutres de 20 m de long 10 m SMF 10 m SMF 176 capteurs à base de réseaux de Bragg réalisés (capteurs de température et de contrainte) 48 Connecteurs réalisés 6 Fibres optiques insérées par poutre 4 poutres réalisées, 24 fibres réalisées Réalisation des 4 poutres Rendement > 80% Vitesse: 5 m par h Durée: 4h pour 20 m Schéma d’implantation des 6 fibres optiques dans les poutres Assemblage des passerelles Extraction de la connectique sur site Localisation des 48 connecteurs Découpe des profilés Insertion des connecteurs complémentaires Caractérisation des fibres 8. Conclusions: Insertion de fibre optique petit diamètre concluante Insertion de la connectique Fabrication industrielle de composites « intelligents » Comportement linéaire des réseaux de Bragg MERCI Inauguration le 26/11/2012
