La fracture d'un arbre de transmission en vol représente l'un des modes de défaillance les plus critiques dans les hélicoptères. Distinguer si l'origine était une fatigue progressive induite par des vibrations torsionnelles ou un défaut de fabrication incrusté dans le matériau est vital pour la prévention des accidents. Cet article détaille le flux de travail forensique qui combine VGSTUDIO MAX, SolidWorks Simulation et la photogrammétrie avec Pix4D pour analyser la surface de fracture et les champs de contraintes internes.
Flux de travail : du micro-CT à la carte des contraintes 🛠️
Le processus commence par l'acquisition de données volumétriques de l'arbre fracturé par microtomographie informatisée, traitées dans VGSTUDIO MAX. Cet outil permet d'effectuer une inspection volumétrique complète et de générer un maillage 3D de la surface de fracture avec une résolution micrométrique. La fractographie numérique identifie les marques de plage, les stries de fatigue et la zone d'initiation de la défaillance. Par la suite, ce modèle est exporté vers SolidWorks Simulation, où les charges torsionnelles et vibratoires enregistrées en vol sont appliquées. La simulation structurelle calcule les cartes de contraintes de Von Mises et les facteurs de concentration de contraintes, permettant de comparer les prédictions numériques avec les marques physiques observées dans le scan 3D.
Vibration versus inclusion : la clé forensique 🔍
La différenciation entre fatigue par vibration et défaut de fabrication réside dans la morphologie du point d'initiation. Les vibrations torsionnelles génèrent un motif de stries concentriques et une zone de propagation lisse et homogène. En revanche, une inclusion ou porosité interne montre une géométrie irrégulière et des bords anguleux dans la fractographie 3D. En superposant les simulations de SolidWorks avec les coupes volumétriques de VGSTUDIO MAX, on confirme si le pic de contrainte localisé coïncide avec un défaut préexistant ou avec la fréquence naturelle de vibration de l'arbre, établissant ainsi la cause racine de l'accident.
Comment la fractographie numérique 3D peut-elle distinguer avec précision les marques de fatigue vibratoire des inclusions de fonderie sur la surface de fracture d'un arbre de transmission d'hélicoptère ?
(PS : La fatigue des matériaux, c'est comme la vôtre après 10 heures de simulation.)