Dissertations / Theses on the topic 'Non-Destructif Testing'
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Rodat, Damien. "Simulation opérationnelle en contrôle non destructif." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLS535.
Abstract:
La simulation opérationnelle a déjà été développée pour diverses activités dont l'exercice en conditions réelles peut s'avérer coûteux voire dangereux : le pilotage d'avion, les interventions chirurgicales, etc. L'idée consiste à remplacer la réalité par une simulation suffisamment réaliste pour donner l'impression aux utilisateurs qu'ils réalisent réellement l'activité.Le Contrôle Non-Destructif (CND) regroupe l'ensemble des méthodes mises en œuvre pour tester l'intégrité des pièces mécaniques sans les altérer. Dans ce domaine, la simulation opérationnelle n'a été introduite que très récemment par un brevet déposé par Airbus. Cette approche permet de simuler numériquement la présence de défauts sans avoir à les ajouter réellement dans les pièces. Les pièces aéronautiques étant coûteuses, la simulation opérationnelle permet de réduire les coûts liés à la formation des opérateurs, à l'évaluation des performances des méthodes ou aux tests en conditions réelles de nouvelles procédures.La présente thèse vise à développer les outils scientifiques et technologiques nécessaires à donner vie au concept de simulation opérationnelle en CND. Pour remplacer la réalité par la simulation, les défis à relever sont de trois ordres : le réalisme de la simulation, la rapidité des calculs et l'instrumentation. Nous avons choisi d'illustrer ces trois aspects dans le cadre de l'inspection par ultrasons de pièces en matériaux composites. Les modèles de simulation couramment employés --- basés sur la résolution des équations de la physique --- n'offrent pas des temps de calculs suffisamment courts pour satisfaire les pré-requis de la simulation opérationnelle. Par ailleurs, le réalisme des simulations souffre parfois de la difficulté à paramétrer correctement les modèles. Nous explorons donc une autre approche : les modèles sont construits à partir de données expérimentales. Cette stratégie est exploitée pour traiter différents types de phénomènes tels que l'endommagement par impact, le trou à fond plat ou encore les perturbations de la micro-structure des matériaux. Par ailleurs, une solution matérielle et logicielle sont proposées et un premier prototype de simulateur opérationnel est mis au point. Ce système permet d'exploiter les modèles développés et de montrer que les signaux synthétiques peuvent sembler aussi réalistes que la réalité. Cette thèse court ainsi du concept jusqu'au prototypeSeveral fields have already adopted the concept of operational simulation to limit risks and costs. For instance, part of the training phase of airline transport pilots or surgerons can now rely on simulations instead of real-life situations.Non-Destructive Testing (NDT) assesses the integrity of structural and mechanical components without damaging them. Operational simulation has drawn attention of the NDT community only recently through an Airbus patent. In this field, the operational simulation can be used to simulate the presence of a defect in a component without actually inserting the defect. For expensive parts such as aeronautical structures, this approach can reduce the costs of training operators, evaluating NDT method performances or testing new procedures in real-conditions.This thesis work aims to apply the concept of operational simulation to NDT. Three main scientific and technological challenges are to be tackled: the simulation realism, the computation speed and the instrumentation. We chose to focus this study on the ultrasound NDT technique applied to composite materials. Classical simulation approaches based on physical equations are not fast enough for a real-time synthesis of ultrasound signals. Moreover, the realism is often limited by the fidelity of the inspection set-up description. For instance, the material properties are not always well-known and bring to a drop of realism. Thus, we investigate an alternative way: the models are built directly from experimental data. This strategy is applied to model the effect of several phenomena such as impact damages, flat bottom holes or material micro-structure. Hardware and software solutions are also studied to propose a first prototype. We have shown that the replacement of real signals by on-the-fly simulated ones is achievable: the simulation is realistic enough to be considered as reality by operators. thus, this thesis work brings the concept to a first prototype dedicated to ultrasound NDT
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Duan, Yuxia. "Probability of detection analysis for infrared nondestructive testing and evaluation with applications including a comparison with ultrasonic testing." Doctoral thesis, Université Laval, 2014. http://hdl.handle.net/20.500.11794/25251.
Abstract:
La fiabilité d'une technique d’Évaluation Non-Destructive (END) est l'un des aspects les plus importants dans la procédure globale de contrôle industriel. La courbe de la Probabilité de Détection (PdD) est la mesure quantitative de la fiabilité acceptée en END. Celle-ci est habituellement exprimée en fonction de la taille du défaut. Chaque expérience de fiabilité en END devrait être bien conçue pour obtenir l'ensemble de données avec une source valide, y compris la technique de Thermographie Infrarouge (TI). La gamme des valeurs du rapport de l'aspect de défaut (Dimension / profondeur) est conçue selon nos expériences expérimentales afin d’assurer qu’elle vient du rapport d’aspect non détectable jusqu’à celui-ci soit détectable au minimum et plus large ensuite. Un test préliminaire est mis en œuvre pour choisir les meilleurs paramètres de contrôle, telles que l'énergie de chauffage, le temps d'acquisition et la fréquence. Pendant le processus de traitement des images et des données, plusieurs paramètres importants influent les résultats obtenus et sont également décrits. Pour la TI active, il existe diverses sources de chauffage (optique ou ultrason), des formes différentes de chauffage (pulsé ou modulé, ainsi que des méthodes différentes de traitement des données. Diverses approches de chauffage et de traitement des données produisent des résultats d'inspection divers. Dans cette recherche, les techniques de Thermographie Pulsée (TP) et Thermographie Modulée(TM) seront impliquées dans l'analyse de PdD. Pour la TP, des courbes PdD selon différentes méthodes de traitement de données sont comparées, y compris la Transformation de Fourier, la Reconstruction du Signal thermique, la Transformation en Ondelettes, le Contraste Absolu Différentiel et les Composantes Principales en Thermographie. Des études systématiques sur l'analyse PdD pour la technique de TI sont effectuées. Par ailleurs, les courbes de PdD en TI sont comparées avec celles obtenues par d'autres approches traditionnelles d’END.The reliability of a Non-Destructive Testing and Evaluation (NDT& E) technique is one of the most important aspects of the overall industrial inspection procedure. The Probability of Detection (PoD) curve is the accepted quantitative measure of the NDT& E reliability, which is usually expressed as a function of flaw size. Every reliability experiment of the NDT& E system must be well designed to obtain a valid source data set, including the infrared thermography (IRT) technique. The range of defect aspect ratio (Dimension / depth) values is designed according to our experimental experiences to make sure it is from non-detectable to minimum detectable aspect ratio and larger. A preliminary test will be implemented to choose the best inspection parameters, such as heating energy, the acquisition time and frequency. In the data and image processing procedure, several important parameters which influence the results obtained are also described. For active IRT, there are different heating sources (optical or ultrasound), heating forms (pulsed or lock-in) and also data processing methods. Distinct heating and data processing manipulations produce different inspection results. In this research, both optical Pulsed Thermography (PT) and Lock-in Thermography (LT) techniques will be involved in the PoD analysis. For PT, PoD curves of different data processing methods are compared, including Fourier Transform (FT), 1st Derivative (1st D) after Thermal Signal Reconstruction (TSR), Wavelet Transform (WT), Differential Absolute Contrast (DAC), and Principal Component Thermography (PCT). Systematic studies on PoD analysis for IRT technique are carried out. Additionally, constructed PoD curves of IRT technique are compared with those obtained by other traditional NDT& E approaches.
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Carcreff, Ewen. "Déconvolution adaptative pour le contrôle non destructif par ultrasons." Thesis, Le Mans, 2014. http://www.theses.fr/2014LEMA1009/document.
Abstract:
Nous nous intéressons au contrôle non destructif par ultrasons des matériaux industriels. En pratique, les signaux réceptionnés par le transducteur ultrasonore sont analysés pour détecter les discontinuités de la pièce inspectée. L'analyse est néanmoins rendue difficile par l'acquisition numérique, les effets de la propagation ultrasonore et la superposition des échos lorsque les discontinuités sont proches. La déconvolution parcimonieuse est une méthode inverse qui permet d'aborder ce problème afin de localiser précisément les discontinuités. Ce procédé favorise les signaux parcimonieux, c'est à dire ne contenant qu'un faible nombre de discontinuités. Dans la littérature, la déconvolution est généralement abordée sous l'hypothèse d'un modèle invariant en fonction de la distance de propagation, modalité qui n'est pas appropriée ici car l'onde se déforme au cours de son parcours et en fonction des discontinuités rencontrées. Cette thèse développe un modèle et des méthodes associées qui visent à annuler les dégradations dues à l'instrumentation et à la propagation ultrasonore, tout en résolvant des problèmes de superposition d'échos. Le premier axe consiste à modéliser la formation du signal ultrasonore en y intégrant les phénomènes propres aux ultrasons. Cette partie permet de construire un modèle linéaire mais non invariant, prenant en compte l'atténuation et la dispersion. L'étape de modélisation est validée par des acquisitions avec des matériaux atténuants. La deuxième partie de cette thèse concerne le développement de méthodes de déconvolution efficaces pour ce problème, reposant sur la minimisation d'un critère des moindres carrés pénalisé par la pseudo-norme L0. Nous avons développé des algorithmes d'optimisation spécifiques, prenant en compte, d'une part, un modèle de trains d'impulsions sur-échantillonné par rapport aux données, et d'autre part le caractère oscillant des formes d'onde ultrasonores. En utilisant des données synthétiques et expérimentales, ces algorithmes associés à un modèle direct adapté aboutissent à de meilleurs résultats comparés aux approches classiques pour un coût de calcul maîtrisé. Ces algorithmes sont finalement appliqués à des cas concrets de contrôle non destructif où ils démontrent leur efficacitéThis thesis deals with the ultrasonic non destructive testing of industrial parts. During real experiments, the signals received by the acoustic transducer are analyzed to detect the discontinuities of the part under test. This analysis can be a difficult task due to digital acquisition, propagation effects and echo overlapping if discontinuities are close. Sparse deconvolution is an inverse method that aims to estimate the precise positions of the discontinuities. The underlying hypothesis of this method is a sparse distribution of the solution, which means there are a few number of discontinuities. In the literature, deconvolution is addressed by a linear time-invariant model as a function of propagation distance, which in reality does not hold.The purpose of this thesis is therefore to develop a model and associated methods in order to cancel the effects of acquisition, propagation and echo overlapping. The first part is focused on the direct model development. In particular, we build a linear time-variant model that takes into account dispersive attenuation. This model is validated with experimental data acquired from attenuative materials. The second part of this work concerns the development of efficient sparse deconvolution algorithms, addressing the minimization of a least squares criterion penalized by a L0 pseudo-norm. Specific algorithms are developed for up-sampled deconvolution, and more robust exploration strategies are built for data containing oscillating waveforms. By using synthetic and experimental data, we show that the developed methods lead to better results compared to standard approaches for a competitive computation time. The proposed methods are then applied to real non destructive testing problems where they confirm their efficiency
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Trifonov, Andrey. "Contrôle non destructif par des méthodes d'acoustique non linéaire pour des applications aéronautiques." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2017. http://www.theses.fr/2017ECLI0006/document.
Abstract:
Ce travail de thèse est une contribution au développement des méthodes d’acoustique non linéaire pour le contrôle non destructif et l’imagerie de défauts de type contact dans les solides.Dans ce travail, des modifications sont proposées pour deux méthodes récentes de contrôle non destructif par acoustique non linéaire : l’interférométrie de coda couplée au retournement temporel, et l’imagerie non linéaire par ultrasons aériens. Le principal avantage de la première méthode est sa sensibilité extrême liée à l’accumulation des effets induits par des changements, même faibles, des propriétés de l’échantillon durant la formation de la coda. La deuxième méthode apporte une approche complémentaire en permettant de réaliser un contrôle sans contact. Les techniques développées ont été testées sur des échantillons présentant des défauts artificiels à des emplacements connus. Les performances de chacune des méthodes ont été étudiées.La deuxième partie de ce travail porte sur la description théorique des non-linéarités acoustiques de contact et leur utilisation pour le développement d’une boite à outils numériques permettant la simulation d’ondes acoustiques dans des structures complexes contenant des contacts internes. Un model physique décrivant le décalage tangentiel de deux corps en contact en présence de friction est proposé. Il aboutit à une solution analytique pour la relation présentant une hystérésis entre les déplacements de contact normal et tangentiel et les chargements. Ce modèle est utilisé comme condition aux frontières pour les surfaces de contact internes (défauts) dans un modèle de propagation d’ondes acoustiques utilisant un logiciel d’éléments finis commercialThis PhD thesis work contributes to the development of nonlinear elastic methods for non-destructive testing and imaging of contact-type defects in solids.In this work, two modifications of recent nonlinear nondestructive testing methods are suggested: the coda wave interferometry combined with the nonlinear time reversal principle and air-coupled nonlinear ultrasonic imaging. The principal advantage of former technique is in its extremely high sensitivity owing to the fact that weak changes in sample's parameters are accumulated and finally greatly amplified during the formation of the coda wave. The other technique has a complimentary strength and offers a possibility of a remote detection. The developed techniques are tested on samples with artificially fabricated defects at known locations. The performance of each method is accessed and the potential for obtaining robust nonlinear images is demonstrated.The second part of the work is concerned with a theoretical description of contact acoustical nonlinearity and its use for creating of a numerical toolbox capable of simulating wave propagation in complex structures containing internal contacts. A physical model describing the tangential shift of two contacting bodies in the presence of friction has been proposed. Its result is an analytical computer-assisted solution for hysteretic relationships between normal and tangential contact displacements and loads. The contact model and derived load-displacement relationships are used as boundary conditions posed at the internal boundaries (contact surfaces) in a finite element wave propagation model programmed via commercial software
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Hesabi, Somayeh. "3D modeling of large elongated structures for non-destructive testing and inspection." Doctoral thesis, Université Laval, 2017. http://hdl.handle.net/20.500.11794/27640.
Abstract:
Selon un rapport de l’Agence centrale de renseignement (CIA) ¹, présenté dans un journal NDT ², il y avait un total de 3.3 millions km de pipelines dans 120 pays du monde en 2014. Cela signifie que les pipelines ont un rôle important à jouer dans l’infrastructure de l’énergie pour le transport de liquides ou du gaz naturel. Bien que les pipelines représentent le plus efficace et le plus fiable pour transporter divers liquides allant de l’eau à l’huile, ils sont vulnérables aux défauts externes et internes. Heureusement, une inspection périodique des pipelines peut augmenter leur sécurité et leur fonctionnalité et réduire les catastrophes environnementales ainsi que les pertes économiques causées par les potentielles explosions ou autres dysfonctionnements. Considérant les avantages des capteurs 3D qui permettent de créer une réplique numérique précise de la surface des objets réels en plus des avantages de la technologie d’Evaluation Non Destructive (END) qui fournit un suivi des défauts sous la surface, la présente recherche propose une solution visant à construire un modèle 3D d’un pipeline ou d’autres structures allongées pour suivre leur état. Dans ce but, nous mesurons d’abord la géométrie du pipeline avec des capteurs 3D portables et construisons le modèle 3D de la structure. Ensuite, les informations des défauts sous la surface qui sont estimées efficacement par des approches développées par d’autres membres de l’équipe en utilisant la thermographie infrarouge sont intégrées au modèle 3D reconstruit. Le manuscrit étudie différents défis liés à la modélisation 3D précise de grandes structures allongées et la répétabilité de l’approche de modélisation à des fins de contrôle de qualité et d’entretien à long terme. 1. The World Factbook, updated 18 May 2015. 2. Materials Evaluation (M.E.), vol. 73, no. 7, July 2015According to a Central Intelligence Agency (CIA) report ¹ presented in a flagship NDT journal ², there were a total of 3.3 million km of pipelines present in 120 countries in the world in 2014. This means that pipelines play an important role in the energy infrastructure in order to safely transport liquid or natural gas. Although pipelines are the most efficient and reliable way to carry various liquids ranging from water to oil, they are vulnerable to external and internal damages. Fortunately, a periodic inspection of pipelines can increase their functionality and decrease the environmental disasters as well as economic losses caused by potential spills, explosions or other malfunctions. In this context of the exploitation of pipelines and other similar elongated structures and considering the benefits of 3D sensors which allow us to create an accurate digital replica of the surface of physical objects in addition to the advantages of Non-Destructive Testing (NDT) technology which provides the ability of under-surface monitoring, our research proposes a solution to build a 3D model of pipeline or other elongated structures to monitor their status. For this purpose, we first measure the geometry of the pipeline by handheld 3D scanners and construct the 3D model of the structure. Then, the information of subsurface defects that is estimated efficiently by approaches developed by other team members using infrared thermography is integrated to the reconstructed 3D model. The manuscript investigates different challenges related to the 3D modeling of large elongated structures with high accuracy and repeatability for quality control purposes as well as for long-term maintenance. 1. The World Factbook, updated 18 May 2015. 2. Materials Evaluation (M.E.), vol. 73, no. 7, July 2015
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Dahia, Abla. "Contribution à la caractérisation non destructive de matériaux magnétiques sous contraintes par méthode électromagnétique." Thesis, Paris 11, 2014. http://www.theses.fr/2014PA112391.
Abstract:
La technique du contrôle non destructif (CND) par courants de Foucault (CF) est une solution envisageable pour caractériser l’état de contraintes dans un matériau magnétique. En effet, les propriétés magnétiques d’un matériau magnétique dépendent sensiblement de l’état de contraintes et, par ailleurs, les CF dépendent de la perméabilité magnétique. La technique des CF est potentiellement intéressante comparée à d’autres méthodes de CND, telles que la diffraction des rayons X, car elle est simple à mettre en œuvre, automatisable et peu coûteuse. Dans l'objectif de permettre in fine l’identification inverse de l’état de contraintes, un modèle prédisant l'évolution du signal fourni par un capteur à CF en fonction de l’état de contraintes du matériau ferromagnétique contrôlé a été élaboré dans cette thèse. Ceci implique la mise en place d’une double modélisation. D’une part, l’effet des contraintes sur la perméabilité magnétique a été modélisé par un modèle de comportement magnéto-élastique simplifié dérivé d'une approche multi-échelle. Cette approche permet de décrire la perméabilité magnétique d’un matériau soumis à un chargement multiaxial, en incluant notamment les effets d'anisotropie induite. D’autre part, un modèle reposant sur la méthode des éléments finis a été développé afin de prédire le signal fourni par un capteur à CF en fonction de la perméabilité anisotrope du matériau inspecté. Afin de valider la démarche de modélisation, un protocole expérimental de caractérisation magnétique et par CF a été mis en place. Les résultats de mesure obtenus présentent un bon accord qualitatif avec la modélisation, en l’absence de tout étalonnage. Une procédure d’étalonnage s'appuyant sur une mesure sous contraintes est nécessaire pour atteindre un accord quantitatif. Le modèle développé pourrait être utilisé pour concevoir des sondes à CF idoines et identifier les conditions opératoires optimales pour l'estimation de contraintes dans les matériaux magnétiques. Les procédures d'inversion à mettre en œuvre restent cependant un défi à releverThe non-destructive evaluation (NDE) technique by eddy current (EC) is a conceivable solution to characterize the stress state in magnetic materials. The approach relies on the high sensitivity of eddy current (EC) signals to the magnetic permeability, itself highly dependent on stress. The EC technique is potentially attractive compared to other NDE methods such as X-ray diffraction, due to its simple practical implementation, easiness of automation and low cost. In order to allow eventually the inverse identification of stress states in magnetic materials, a predictive model for the evolution of an EC probe signal as a function of stress has been developed during this thesis. The modelling is done in two steps. First, the effect of stress on the magnetic permeability is described using a simplified version of a multiscale model for magneto-elastic behaviour. This approach allows describing the effect of multiaxial mechanical loadings on the magnetic behaviour of materials including induced anisotropy effects. Then, the EC probe signal is determined as a function of the anisotropic permeability of the stressed material using the finite element method (FEM). In order to validate the modelling approach, an experimental setup for magnetic characterisation and EC measurements was developed. The measurements show a good qualitative accordance with the modelling results, in absence of any calibration. A calibration procedure based on a measurement under stress is necessary to obtain a quantitative agreement. The proposed model can be used to design efficient EC probes and to define optimal operating conditions to evaluate stress in magnetic materials. The development of inversion procedures, however, remains a challenge
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Raillon, Raphaële. "Mécanisme de formation des échos ultrasonores transitoires sur des cibles immergées de formes simples : application au contrôle non destructif." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1993. http://www.theses.fr/1993ECAP0286.
Abstract:
On s'intéresse au mécanisme de formation des échos renvoyés par des cibles immergées de formes simples, insonifiées par des ondes ultrasonores transitoires issues d'un traducteur plan. Les outils utilises pour étudier ce mécanisme sont le formalisme de la réponse impulsionnelle, la description du champ transitoire en termes d'ondes géométrique et de bord ainsi qu'un code de calcul tridimensionnel (déjà existant) des réponses impulsionnelles de cibles de formes quelconques. L'interprétation géométrique des phénomènes de diffusion par les cibles nous permet de proposer un modèle simple de formation des échos, conduisant à des expressions analytiques des réponses impulsionnelles de certaines cibles. A l'aide de ce modèle et expérimentalement, on étudie l'influence des différents paramètres géométriques et électro-acoustiques en jeu. On applique ces résultats a deux problèmes du contrôle non destructif: l'effet du réflecteur sur les mesures des grandeurs caractéristiques des traducteurs plans et la discrimination des échos issus de bord de fissures et des petits défauts volumiques
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Granados, Gerardo Emanuel. "Machine learning based simulation of realistic signals for an enhanced automatic diagnostic in non-destructive testing applications." Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2023. http://www.theses.fr/2023UPAST143.
Abstract:
Le développement d'outils de diagnostic automatique est un sujet de recherche très actif dans le domaine du contrôle non destructif, car il s'inscrit dans la stratégie de modernisation et de gestion améliorée des lignes de production au niveau européen. Ces outils visent à fournir à une chaîne de contrôle de plus haut niveau une évaluation qualitative ou quantitative de l'état du matériau inspecté (état sain, endommagé, dimensionnement, criticité de l'anomalie). L'institut CEA LIST est reconnu internationalement comme un acteur majeur de recherche dans le domaine du contrôle. Il développe la plateforme CIVA, qui est reconnue comme l'un des principaux logiciels de simulation multiphysique du domaine. Une modélisation fiable et précise des phénomènes physiques mis en jeu dans la mesure non destructive est un atout important dans une démarche de caractérisation des indications contenues dans le signal expérimental. Cependant, elle ne tient pas compte des perturbations et de la variabilité des entrées caractéristiques des expériences de mesure, c'est pourquoi on peut, par exemple, facilement distinguer un signal simulé « parfait » d'une acquisition expérimentale. Cette thèse porte sur le développement d'une solution permettant de réduire l'écart entre signaux simulés et expérimentaux, en augmentant les données de la simulation avec une contribution supplémentaire. Celle-ci peut être qualifiée comme « bruit » et représente tout ce qui est différent du signal physique déterministe régi par le jeu d'équations physiques correspondant à la mesure étudiée (ultrasons, électromagnétisme par exemple). La stratégie pour prendre en compte cette contribution consiste à appliquer des méthodes d'apprentissage à un jeu de données expérimental représentatif ou à entraîner un réseau de neurones à dissocier dans des acquisitions réelles le contenu (comme les signatures des défauts) du style (ce qui n'est pas simulé). Par la suite, cette simulation augmentée est utilisée dans des processus d'analyse de sensibilité, de gestion des incertitudes et de diagnostic automatique développés au CEA LIST. Elle permettra d'obtenir une meilleure adéquation entre la simulation et l'expérience, ainsi que la prise en compte de potentielles dérives cas-dépendantes dues à un environnement particulierModel-based solutions for automatic diagnostics in the field of non-destructive testing are currently a topic of great interest in both academic and industrial communities. Their ultimate objective is to provide a qualitative or quantitative evaluation of the inspected material state (sound, flawed, flawed with anomaly dimensions or criticality) in an industrial context like a production line. Such tools, providing inputs for real-time process control, contribute to the general trend in Europe that aims at modernizing industry and services. The CEA LIST Institute is an internationally recognized research institution in non-destructive testing and evaluation (NDT&E). It develops the CIVA software, which offers multi-physics models and is considered a leading product for simulation for NDT&E applications. Accurate models able to reproduce experimental signals prove very helpful in an inversion process aiming at classifying or characterizing flaws. However, as they do not account for disturbances and parameter variability occurring during an experimental acquisition, simulated signals inherently look "perfect" and are, for instance, easily distinguishable from experimental data. This PhD subject aims to improve the match between simulation and experimental data by augmenting the simulation with another contribution generally referred to as "noise". The strategy proposed to obtain such noise contribution is to apply machine-learning techniques to a set of representative experimental data. Alternatively, a deep learning model can be trained to analyze "real" data and distinguish between contents (flaw signals) and style (the rest, which physical models do not simulate). Afterwards, the augmented simulation tool will be able to reproduce closely experimental data, account for specific discrepancies due to a particular environment and reproduce the variability observed experimentally. It will thus enhance the performance of model-based tools developed at CEA LIST for sensitivity analysis, management of uncertainty and diagnostic
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Chouh, Hamza. "Simulations interactives de champ ultrasonore pour des configurations complexes de contrôle non destructif." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSE1220/document.
Abstract:
Pour répondre à des impératifs croissants de fiabilité et de sûreté, les procédés mis en œuvre dans le cadre du contrôle non destructif sont en constante évolution. Au vu de la complexité des techniques utilisées, la simulation prend une part importante dans leur développement. Nous présentons des travaux ayant abouti à un outil rapide de simulation du champ émis par un traducteur ultrasonore plan quelconque dans des configurations complexes de contrôle non destructif impliquant des géométries maillées sans arêtes saillantes, des matériaux isotropes ou anistropes, homogènes ou hétérogènes et des trajectoires d'ondes pouvant comporter des rebonds et des transmissions. Les fronts d'ondes ultrasonores sont approximés à l'aide d'interpolateurs polynomiaux locaux à des pinceaux de rayons ultrasonores. Ceux-ci sont obtenus au moyen d'un algorithme de recherche de surface par lancer de pinceaux et subdivisions successives. Ils permettent le calcul des grandeurs utiles à la constitution de la réponse impulsionnelle en chaque point d'un échantillonnage du traducteur respectant le critère de Shannon. De cette façon, nous pouvons calculer une réponse impulsionnelle qui, convoluée au signal d'excitation du traducteur, donne le champ ultrasonore. Les performances des simulations ont été accrues par l'exploitation du parallélisme de tâches et des instructions SIMD dans les parties les plus coûteuses du calcul. Enfin, un outil de calcul progressif continu a été développé pour permettre une visualisation interactive d'images de champ. Il exploite une méthode de reconstruction d'images et ordonnance les calculs de champ de manière à accélérer la convergence des images produitesIn order to fulfill increasing reliability and safety requirements, non destructive testing techniques are constantly evolving and so does their complexity. Consequently, simulation is an essential part of their design. We developed a tool for the simulation of the ultrasonic field radiated by any planar probes into non destructive testing configurations involving meshed geometries without prominent edges, isotropic and anisotropic, homogeneous and heterogeneous materials, and wave trajectories that can include reflections and transmissions. We approximate the ultrasonic wavefronts by using polynomial interpolators that are local to ultrasonic ray pencils. They are obtained using a surface research algorithm based on pencil tracing and successive subdivisions. Their interpolators enable the computation of the necessary quantities for the impulse response computation on each point of a sampling of the transducer surface that fulfills the Shannon criterion. By doing so, we can compute a global impulse response which, when convoluted with the excitation signal of the transducer, results in the ultrasonic field. The usage of task parallelism and of SIMD instructions on the most computationally expensive steps yields an important performance boost. Finally, we developed a tool for progressive visualization of field images. It benefits from an image reconstruction technique and schedules field computations in order to accelerate convergence towards the final image
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Groz, Marie-Marthe. "Reconstruction 3D de sources de chaleur volumiques à partir des champs de température de surface mesurés par thermographie InfraRouge." Thesis, Bordeaux, 2019. http://www.theses.fr/2019BORD0135.
Abstract:
L'évaluation et le contrôle non destructifs (E.C.N.D.) des matériaux et des structures sont une problématique industrielle très importante dans les domaines du transport, de l'aéronautique et du spatial, et dans le milieu médical. La thermographie infrarouge active est une technique d'E.C.N.D qui consiste à apporter une excitation extérieure afin d'entraîner une élévation de température dans le matériau, puis à évaluer le champ de température résultant à la surface. Cependant, les excitateurs thermiques utilisés (lampes flash, halogènes, lasers) agissent uniquement sur la surface du matériau. Plusieurs systèmes de conversion d'énergie peuvent en revanche mener à l'apparition de sources volumiques : on peut citer en particulier les phénomènes de thermo-acoustique, de thermo-induction, de thermomécanique ou de thermochimie. Par exemple, une excitation par ondes ultrasonores peut entraîner des sources thermiques volumiques si le matériau est viscoélastique ou s'il y a présence de défaut. La reconstruction de ces sources est donc la première étape permettant de remonter aux paramètres responsables de l'échauffement. Caractériser une source thermique consiste à reconstruire sa géométrie et la puissance qu'elle génère. Cependant, l'identification de sources thermiques volumiques par la mesure des champs de température de surface est un problème mathématiquement mal posé. Le caractère diffusif de la température en est le principal responsable. Dans ce travail, la reconstruction 3D des sources volumiques à partir du champ de température résultant à la surface, mesuré par InfraRouge, est étudié. Tout d'abord, une analyse du problème physique permet de spécifier les limites de la reconstruction. En particulier, un critère sur la résolution spatiale atteignable est défini et une limitation de reconstruction pour les sources en profondeur est mise en lumière. Ensuite, une méthode de reconstruction par approche probabiliste est proposée et comparée aux méthodes d'inversions existantes. Le temps d'exécution et la sensibilité au bruit de mesure sont étudiés pour chacune de ces méthodes. Des applications numériques et expérimentales seront enfin présentées pour illustrer les résultatsNon Destructive Testing (N.D.T.) of materials and structures is a very important industrial issue in the fields of transport, aeronautics and space and in the medical domain. Active infrared thermography is a N.D.T. method that consists in providing an external excitation to cause an elevation of temperature field in the material and then to evaluate the resulting temperature field at the surface. However, thermal exciters used (flash lamps, halogen, lasers) act only on the surface of the sample. Several energy conversion systems can on the other hand lead to the generation of volumetric sources: the phenomena of thermo-acoustic, thermo-induction, thermomechanic or thermochemistry can be cited. For example, ultrasonic waves can generate volumetric heat sources if the material is viscoelastic or if there is a defect. The reconstruction of these sources is the first step for the quantification of parameters responsible of the heating. Characterizing a heat source means reconstructing its geometry and the power it generates. For example, a defect in a structure and / or the viscoelasticity of a material can be detected and quantified by this technique if it acts directly on temperature field. However, identification of volumetric heat sources from surface temperature fields is a mathematical ill-posed problem. The diffusive nature of the temperature is the main cause. In this work, the 3D reconstruction of the volumetric heat sources from the resulting surface temperature field, measured by InfraRed, is studied. First, an analysis of the physical problem enables to specify the limits of the reconstruction. In particular, a criterion on achievable spatial resolution is defined and a reconstruction limitation for in-depth sources is highlighted. Then, a probabilistic approach for the reconstruction is proposed and compared to existing inverse methods. The computation time and noise sensitivity are studied for each of these methods. Numerical and experimental applications will thus be presented to illustrate the results
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Lambert, Jason. "Parallélisation de simulations interactives de champs ultrasonores pour le contrôle non destructif." Thesis, Paris 11, 2015. http://www.theses.fr/2015PA112125/document.
Abstract:
La simulation est de plus en plus utilisée dans le domaine industriel du Contrôle Non Destructif. Elle est employée tout au long du processus de contrôle, que ce soit pour en accélérer la mise au point ou en comprendre les résultats. Les travaux menés au cours de cette thèse présentent une méthode de calcul rapide de champ ultrasonore rayonné par un capteur multi-éléments dans une pièce isotrope, permettant un usage interactif des simulations. Afin de tirer parti des architectures parallèles communément disponibles, un modèle régulier (qui limite au maximum les branchements divergents) dérivé du modèle générique présent dans la plateforme logicielle CIVA a été mis au point. Une première implémentation de référence a permis de le valider par rapport aux résultats CIVA et d'analyser son comportement en termes de performances. Le code a ensuite été porté et optimisé sur trois classes d'architectures parallèles aujourd'hui disponibles dans les stations de calcul : le processeur généraliste central (GPP), le coprocesseur manycore (Intel MIC) et la carte graphique (nVidia GPU). Concernant le processeur généraliste et le coprocesseur manycore, l'algorithme a été réorganisé et le code implémenté afin de tirer parti des deux niveaux de parallélisme disponibles, le multithreading et les instructions vectorielles. Sur la carte graphique, les différentes étapes de simulation de champ ont été découpées en une série de noyaux CUDA. Enfin, des bibliothèques de calculs spécifiques à ces architectures, Intel MKL et nVidia cuFFT, ont été utilisées pour effectuer les opérations de Transformées de Fourier Rapides. Les performances et la bonne adéquation des codes produits ont été analysées en détail pour chaque architecture. Dans plusieurs cas, sur des configurations de contrôle réalistes, des performances autorisant l'interactivité ont été atteintes. Des perspectives pour traiter des configurations plus complexes sont dressées. Enfin la problématique de l'industrialisation de ce type de code dans la plateforme logicielle CIVA est étudiéeThe Non Destructive Testing field increasingly uses simulation.It is used at every step of the whole control process of an industrial part, from speeding up control development to helping experts understand results. During this thesis, a simulation tool dedicated to the fast computation of an ultrasonic field radiated by a phase array probe in an isotropic specimen has been developped. Its performance enables an interactive usage. To benefit from the commonly available parallel architectures, a regular model (aimed at removing divergent branching) derived from the generic CIVA model has been developped. First, a reference implementation was developped to validate this model against CIVA results, and to analyze its performance behaviour before optimization. The resulting code has been optimized for three kinds of parallel architectures commonly available in workstations: general purpose processors (GPP), manycore coprocessors (Intel MIC) and graphics processing units (nVidia GPU). On the GPP and the MIC, the algorithm was reorganized and implemented to benefit from both parallelism levels, multhreading and vector instructions. On the GPU, the multiple steps of field computing have been divided in multiple successive CUDA kernels.Moreover, libraries dedicated to each architecture were used to speedup Fast Fourier Transforms, Intel MKL on GPP and MIC and nVidia cuFFT on GPU. Performance and hardware adequation of the produced algorithms were thoroughly studied for each architecture. On multiple realistic control configurations, interactive performance was reached. Perspectives to adress more complex configurations were drawn. Finally, the integration and the industrialization of this code in the commercial NDT plateform CIVA is discussed
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Peng, Tao. "Conception et réalisation de micro-capteurs à magnéto-impédance pour le contrôle non destructif." Thesis, Paris 11, 2014. http://www.theses.fr/2014PA112407/document.
Abstract:
La capacité à détecter des micro-défauts ou des défauts profonds dans les pièces métalliques constitue un enjeu important pour l'industrie de l'aéronautique ou du nucléaire. La technique de contrôle non destructif (CND) par courant de Foucault est souvent utilisée pour cette application. Cette thèse s’inscrit dans le cadre d'une collaboration ayant pour but la réalisation et l'intégration de micro-capteurs de champ magnétique basés sur l’effet de magnéto-impédance (MI) à des systèmes de détection par CND. Ces micro-capteurs de structure multicouche (ferromagnétique/conducteur/ferromagnétique) ont été élaborés en salle blanche par dépôt de films minces. Un traitement thermique sous champ magnétique a ensuite permis d’optimiser les propriétés du matériau et d’induire des anisotropies dans le plan des couches ferromagnétiques. Une méthode basée sur la double démodulation d’amplitude du signal de mesure a été proposée pour la caractérisation dynamique des capteurs. Les paramètres importants tel que la géométrie, l’anisotropie et la fréquence d’excitation ont été étudiés afin d’optimiser les caractéristiques. Les résultats ont montré la nécessité de polariser les capteurs en champ. Nous avons donc étudié la possibilité de réaliser, grâce à une technique de micromoulage épais, un microsolénoïde 3D et des travaux préliminaires sur l’intégration d'un capteur dans le microsolénoïde par transfert de film ont été effectués. Enfin, une étude théorique a été réalisée en tenant compte des résultats obtenus expérimentalement. Pour cela, le modèle de Landau-Lifshitz-Gilbert (LLG) a été implanté dans un code de calcul électromagnétique par éléments finis permettant de calculer l’impédance du capteur en fonction du champ magnétique appliquéThe capability to detect micro-defects or buried flaws in the metallic parts is an important issue for the aerospace or nuclear industry. The technique of nondestructive testing (NDT) by eddy current is widely used for these applications. This thesis is part of collaboration project aimed at the realization and integration of magnetic field microsensors based on the magneto-impedance (MI) effect for the NDT detection systems. These multilayered structure microsensors (ferromagnetic/conductor/ferromagnetic) were realized in the clean room by thin film deposition method. A post-annealing step with magnetic field was then used to optimize the material properties and to induce magnetic anisotropy in the ferromagnetic layers. A method based on the double amplitude demodulation was proposed for the dynamic characterization of the sensors. The important parameters such as the geometry, the anisotropy and the driven frequency were studied in order to optimize the characteristics. The results showed that a bias field is necessary for the application. Therefore, we have investigated the possibility to realize, through thick micromoulding technique, a 3D microsolenoid and preliminary work on integrating a sensor in the microsolenoid by film transfer has been carried out. Finally, a theoretical study was investigated by taking into account the results obtained experimentally. For this purpose, the model of Landau-Lifshitz-Gilbert (LLG) has been implemented in an electromagnetic finite element calculation program in order to determine the impedance of the sensor as a function of the applied magnetic field
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Stévenin, Mathilde. "Rayonnement des ondes ultrasonores guidées dans une structure mince et finie, métallique ou composite, en vue de son contrôle non-destructif." Thesis, Valenciennes, 2016. http://www.theses.fr/2016VALE0037/document.
Abstract:
Différents modèles sont développés de façon à constituer des outils génériques pour la simulation de méthodes de contrôle non-destructif par ondes élastiques guidées de plaques métalliques ou composites. Diverses méthodes de contrôle de ces structures existent ou sont à l’étude. La plupart font appel à des sources ultrasonores de taille finie ; toutes sont confrontées aux phénomènes de réflexion résultant de la taille finie des objets contrôlés. Les modèles développés traitent des phénomènes de diffraction associés aux sources et de réflexion sur un bord de plaques. Comme l’interprétation des signaux mesurés lors de contrôle par ondes guidées fait souvent appel à la notion de modes guidés, les modèles sont eux-mêmes modaux. Les cas de plaques isotropes (métalliques) et anisotropes (composites multicouches) sont considérés ; une approche générale suivant l’approximation de la phase stationnaire permet de traiter tous les cas d’intérêt. Pour les premiers, la validité d’une approximation de type Fraunhofer permet de traiter très efficacement les champs directs et réfléchis rayonnés par une source. Pour les derniers, une attention particulière est portée sur le traitement des caustiques. La méthode de la phase stationnaire étant difficile à généraliser, un modèle de pinceau, de nature plus géométrique, est proposé présentant un haut degré de généricité. Il met en cascade des termes de propagation en milieu isotrope ou anisotrope et d’interaction avec une frontière. L’équivalence de la méthode de la phase stationnaire au modèle de pinceau est démontrée pour le rayonnement et la réflexion dans une plaque isotrope, cas faisant l’objet d’une validation expérimentaleDifferent models are developed to provide generic tools for simulating nondestructive methods relying on elastic guided waves applied to metallic or composite plates. Various inspection methods of these structures exist or are under study. Most of them make use of ultrasonic sources of finite size; all are sensitive to reflection phenomena resulting from the finite size of the monitored objects. The developed models deal with transducer diffraction effects and edge reflection. As the interpretation of signals measured in guided wave inspection often uses the concept of modes, the models themselves are explicitly modal. The case of isotropic plates (metal) and anisotropic (multilayer composites) are considered; a general approach under the stationary phase approximation allows us to consider all the cases of interest. For the first, the validity of a Fraunhofer-like approximation leads to a very efficient computation of the direct and reflected fields radiated by a source. For the second, special attention is paid to the treatment of caustics. The stationary phase approximation being difficult to generalize, a model (so-called “pencil model”) of more geometrical nature is proposed with a high degree of genericity. It chains terms of isotropic or anisotropic propagation and terms of interaction with a boundary. The equivalence of the stationary phase approximation and the pencil model is demonstrated in the case of the radiation and reflection in an isotropic plate, for which an experimental validation is proceeded
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Destic, Fabien. "Imagerie térahertz utilisant des lasers à cascade quantique : application au contrôle non destructif de matériaux." Thesis, Toulouse, ISAE, 2014. http://www.theses.fr/2014ESAE0019/document.
Abstract:
Les Lasers à Cascade Quantique (QCL) sont de "nouvelles" sources THz dont les progrès en termes de puissance, température de fonctionnement et qualité de faisceau sont remarquables. Les QCL sont utilisés dans des dispositifs d'imagerie THz continue pour le Contrôle Non Destructif de matériaux. Une première application de CND sur des matériaux composites permet de mettre en évidence de manière qualitative les défauts d'imprégnation des fibres par la résine ou les dommages causés par un impact. Des images à 3,8 THz, en transmission et ré flexion, ont pu être comparées avec une technique de CND par ultrasons. Une seconde application quantitative porte sur la concentration d'eau dans deux matériaux polymères à tendance hydrophobe : le polystyrène et le polypropylène. L'établissement d'une relation entre la transmittance de l'échantillon et sa prise de masse d'eau permet d'établir une cartographie quantifiée de la concentration d'eau. Ces cartographies sont nécessaires à la connaissance du processus de diffusion de l'eau dans les matériaux polymèresQuantum Cascade Lasers (QCL) are "new" THz sources that have enjoyed remarkable progress in terms of power, operating temperature and beam quality. QCLs are used in continuous wave THz imaging setups applied to Non Destructive Testing of materials. A first qualitative application of NDT allows us to highlight defects in the fibers impregnation by resin or damages caused by an impact on composite materials. Transmission and reflection images at 3.8 THz are compared with a NDT ultrasonic technique. A second quantitative application relates to the water concentration in two hydrophobic polymeric materials: polystyrene and polypropylene. Establishing a relationship between the transmittance of the sample and mass water content enables us to draw up a quantified mapping of the latter. These maps are necessary for the understanding of the water diffusion process in polymeric materials
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Hadadeh, Fawaz. "3D Probe for Magnetic Imaging and Non-destructive Testing." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLS421/document.
Abstract:
La thèse est dédiée au développement des sondes à base de capteurs magnétorésistifs capable de détecter les trois composantes du champ simultanément pour le contrôle non destructif par courants de Foucault et pour l’imagerie magnétique. Une première partie donne un aperçu de l’état de l’art des capteurs et des méthodes d’imagerie et du contrôle. Dans une seconde partie, la réalisation des sondes trois axes est donnée. Cela a inclus la micro fabrication, la réalisation de l’électronique de lecture, la conception et la réalisation de la partie mécanique et d’émission. Pour cela un travail important de simulation a été nécessaire. L’application de ces sondes sur des cas modèle pour l’imagerie magnétique avec une résolution submillimétrique est ensuite décrite. La sonde proposée dans cette thèse a été aussi utilisée avec succès pour détecter des défauts dans des échantillons d'aluminium et de titane avec un bon rapport signal sur bruitThe thesis is dedicated to the development of probes based on magnetoresistive sensors capable of detecting the three components of the field simultaneously for eddy current non-destructive testing and for magnetic imaging. A first part provides an overview of the state of the art of sensors, and imaging and control methods. In a second part, the realization of the three-axis probes is given. This included the micro-fabrication, the realization of the reading electronics, the design and realization of the mechanical part and emission. For this, an important simulation work was necessary. The application of these probes to model cases for magnetic imaging with submillimeter resolution is then described. The probe proposed in this thesis has also been used successfully to detect defects in aluminum and titanium samples with a good signal-to-noise ratio
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Kuhn, Eric. "Contrôle non destructif d'un matériau excité par une onde acoustique ou thermique, observation par thermographie." Thesis, Paris 10, 2013. http://www.theses.fr/2013PA100177/document.
Abstract:
Afin de pouvoir détecter un défaut dans un composite, plusieurs méthodes de contrôle non destructif ont été développées. Le but de ce travail est de localiser un délaminage dans un stratifié carbone / époxyde en utilisant deux méthodes : la thermosonique et la thermographie. La première méthode consiste en une excitation par ultrasons et une détection par caméra IR. Pour la seconde technique, le matériau est irradié par une onde thermique et la détection est aussi réalisée par une caméra IR. Afin de comparer les résultats obtenus, des tests par immersion ultrasons C-scan ont été réalisés sur les échantillons. Cette méthode permet d'obtenir une cartographie du délaminage présent dans le stratifié. Un algorithme de comparaison entre la détection du délaminage faite par les ultrasons C-scan et les deux méthodes a permis de révéler les différences de forme du défaut détecté. Différents traitements d'images ont été appliqués aux images IR obtenues : des analyses temporelles et des analyses spatiales/temporelles. L'étude de l'évolution instantanée ainsi que l'évolution globale de la température se sont révélées prometteuses pour la thermosonique. L'image la plus décorrélée obtenus par l'analyse en composante principales donne un résultat tout aussi satisfaisant pour cette méthode. Pour la méthode sans contact, la thermographie, l'étude de la phase a permis de révéler la forme du délaminage avec la même précision que la thermosonique.Une comparaison de ces deux méthodes a été réalisée afin de mettre en évidence leurs avantages et leurs inconvénientsTo detect a defect in a composite, several methods of non destructive testing have been developped. The aim of this work is to find a delamination in polymer matrix laminates thanks to two methods : thermosonics and thermography. The first method consists of an ultrasonic excitation and a detection by an IR camera. For the second technique, the plate is irradiated with a thermal wave and the detection is also performed by an IR camera. To compare the results, ultrasonic immersion tests were performed on the samples. This method provides a map of the delamination in the laminate. An algorithm for comparing the detection of delamination made by the ultrasonic C-scan and both methods revealed differences in the shape of the detected defect. Several image processing have been applied to the IR images recorded : temporal analysis and spatial / temporal analysis. The study of the instant evolution and the global evolution of the temperature are promissing for thermosonics. The most uncorrelated image obtained by principal component analysis gives is satisfactory for this method. For thermography, the non contact method, the phase study revealed the shape of delamination with the same precision as thermosonics.A comparison between the two methods was realised to highlight their advantages and their drawbacks
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Frederique, Louis. "Identification et réduction de l’artefact métallique en tomographie à rayons X." Thesis, Bordeaux, 2017. http://www.theses.fr/2017BORD0014/document.
Abstract:
Dans le cadre du contrôle non destructif de matériaux, les scanners à rayons X sont devenus un moyen d’assurer la validité et la qualité de pièces de productions industrielles. TomoAdour, un prestataire de services privé en digitalisation 3D et tomographie industrielle à rayons X, utilise des technologies d’acquisition basées sur ce rayonnement telles qu’un scanner médical ou tomographe industriel, de manière à observer et à analyser des produits de ses clients. La nature des objets acquis (principalement de forte densité et de grandes dimensions) fait apparaître des défauts sur les images issues de ces scanners X. Il devient dès lors difficile, voire impossible, d’analyser les images produites. On notera en particulier la présence d’artefact métallique. Ce dernier est dû à la présence de matériaux très denses dans l’objet acquis et est la conséquence de la forte atténuation des rayons dans le métal et/ou de leur distorsion dans toutes les directions. Les données reconstruites sont donc souvent difficiles à interpréter directement, car ces artefacts peuvent masquer des informations importantes. De nombreuses méthodes ont été développées durant ces dernières années et la problématique de la réduction de l’artefact métallique a largement pu être étudiée, apportant bon nombre de solutions. Pourtant, les algorithmes proposés ne s’intéressent qu’aux applications médicales et ne tiennent donc pas compte des limitations physiques propres aux échantillons industriels. De plus, les méthodes proposées basent, toutes, leur traitement sur des données brutes, c’est-à-dire des données issues du scanner avant la phase de reconstruction (ensemble de radiographies ou de projections). Dans notre cas, seules les données reconstruites (tomogrammes, i.e. volume représentant l’objet) sont disponibles et il n’existe, à l’heure actuelle, aucune approche de réduction de l’artefact métallique basée sur ces reconstructions. Le but de ces travaux de recherche est donc de proposer, dans un premier temps, un outil permettant d’identifier et de quantifier l’artefact métallique dans les données reconstruites pour la correction de ces dernières. Dans un second temps, notre travail propose un ensemble d’approches adaptées à l’analyse de matériaux dans un contexte industriel [1; 2]In the field of non-destructive testing of materials, computed tomography became a good way to check defects in industrial piece production. TomoAdour is a private compagny specialized in 3D digitization and x-ray computed tomography, it uses medical and industrial imaging techniques to analyze materials provided by his customers. However, tomographic analysis is difficult to achieve due to the presence of high density objects (such that metal) in most produced pieces, leading to the well-known metal artifacts in reconstructed data. In X-Ray tomography, metal artifact is characterized by a local and straight hyper-signal. This observed phenomenon is due to high attenuations of the rays in the high density materials. Many different approaches have been proposed for metal artifact reduction during the last decade. However, these methods have been developed for medical application and does not take into account physical limitations specific to industrial materials. Moreover, state-of-the-art approaches start their process from the original projection data, that is to say directly from the acquired data. In our context, only reconstructed image is available due to clinical scanner usage, and there is currently no metal artifact reduction method only based on these data. The goal of this work is first to propose a tool which permit identifying and measuring metal artifact in the reconstructed data in order to correct them. Then, our work take in interest in presenting methods developed for an industrial context[1; 2]
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Smime, Fatima-Zahra. "Modélisation bidimensionnelle de la propagation ultrasonore dans le contexte d'un contrôle non destructif ultrasonore sur tubes sans soudure." Thesis, Valenciennes, 2018. http://www.theses.fr/2018VALE0043.
Abstract:
Une des méthodes de contrôle non destructif ultrasonore (UT) déployées sur les bancs de contrôle automatiques en milieu industriel consiste à comparer l’amplitude de l’indication ultrasonore en acquisition par rapport à un seuil défini à l’aide d’un défaut de référence. Ceci repose sur une approche simpliste selon laquelle l’amplitude serait proportionnelle à la profondeur des défauts. Or, cette hypothèse est rarement vérifiée comme l’ont démontré des travaux précédemment menés au VRCF (Vallourec Research Center France). Ces derniers ont abouti à des coefficients de corrélation entre 0.2 et 0.7. En effet, la corrélation entre les amplitudes d'écho et la profondeur réelle des défauts n'est pas toujours garantie, en particulier pour les défauts inclinés (désorientés). De nos jours, la simulation est un moyen efficace d’évaluer les paramètres d’influence afin d’améliorer la sélectivité de l’inspection ultrasonore ainsi que d’éviter les sur-sensibilités source de faux rebuts. À cet égard, un simulateur bidimensionnel basé sur la théorie des rayons et une modélisation géométrique simple a été développé dans le cadre de ces travaux pour décrire les phénomènes de propagation ultrasonore dans le contexte d’un contrôle UT sur tube sans soudure en présence de défauts débouchants sur la surface interne suivant la configuration du contrôle des défauts dans le sens transversal du tube ( défauts circonférentiels où la géométrie du tube peut ; en première approximation; être réduite à une plaque). Les défauts peuvent être droits ou inclinés et à différentes profondeurs proches de la longueur d'onde de l’inspection UT (k*a ∈ [2,5], où k : le nombre d’onde de l’onde transversale et a : la dimension caractéristique du défaut étudié). Le simulateur fournit des images UT comparables à celles obtenues au moyen d'essais et comprend plusieurs approches pour décrire la diffraction sur la base d'approximations Hautes Fréquences (HF) et de considérations intégrales basées sur la Théorie Physique de la Diffraction (PTD). Les comparaisons entre les résultats simulés et expérimentaux montrent que les approximations HF présentent ; comme attendu; l’avantage de la rapidité des calculs, ce qui est très utile pour l’étude du problème inverse. Cependant, elles délivrent des prédictions moins fiables dues à leurs singularités ainsi qu’à leur domaine de validité (fréquence d’inspection et caractéristique dimensionnelle du défaut étudié). Les performances des prédictions HF s’améliorent à partir de k*a>>15. Les approches basées sur des considérations intégrales délivrent de meilleures prédictions au vue des faibles grandeurs k*a étudiées et permettent de palier les singularités des approches HF mais elles sont plus coûteuses en temps de calcul. Les développements réalisés pour le contrôle ultrasonore des défauts dans le sens transversal du tube ont été prolongés à la configuration dans le sens circonférentiel du tube plus complexe (contrôle des défauts à orientation longitudinale) afin de permettre une modélisation d’une inspection ultrasonore complète sur tube sans soudure. Enfin, une méthode d’estimation du tilt ainsi que de la profondeur des défauts détectés à l’aide des trajets ultrasonores a été développéeRésumé en anglais non disponible
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Laroche, Nans. "Méthodes d'imagerie ultrasonore avancées et rapides pour le contrôle non destructif de matériaux atténuants et diffusants." Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2021. http://www.theses.fr/2021ECDN0036.
Abstract:
Le developpement de sondes multielements et les progres continus en electronique ont favorise l’emergence des methodes d’imagerie ultrasonore pour le controle non-destructif (CND). En particulier, les approches lineaires de type formation de voies sont largement utilisees pour leur simplicite et leur rapidite, rendant possible l’imagerie en temps reel. Neanmoins, la resolution et le contraste des images reconstruites sont limites par la nature oscillante de l’onde ultrasonore. Cette these aborde l’imagerie ultrasonore sous l’angle des problemes inverses. La reconstruction de l’image de reflectivite a partir de mesures ultrasonores, dont l’information est limitee par la bande passante des transducteurs, est un probleme inverse mal pose. Dans ces travaux, nous adoptons des techniques d’inversion par regularisation favorisant la reconstruction de solutions a la fois parcimonieuses et lisses spatialement, i.e., d’extension spatiale limitee. Nous cherchons ainsi a reconstruire une carte de reflectivite d’un milieu globalement sain, ne contenant eventuellement que quelques reflecteurs de petite taille. Une premiere contribution decrit la mise en oeuvre et l’inversion d’un modele lineaire reliant les donnees brutes de grande taille a la reflectivite du milieu, via un operateur contenant les formes d’ondes ultrasonores. Un deuxieme axe est base sur la projection du modele de donnees ultrasonores dans l’espace image via une technique de formation de voies. L’inversion du modele resultant, de plus petite taille, est alors interpretee comme un probleme de deconvolution a reponse impulsionnelle variable spatialement et a bruit colore. Un modele interpolateur est propose, permettant une inversion rapide. Un dernier axe de travail adapte ces methodes a des milieux ayant des proprietes acoustiques complexes telles que l’attenuation frequentielle et la dispersion, pour lesquels l’onde acoustique se deforme lors de sa propagation. Les methodes proposees sont evaluees sur des donnees synthetiques et appliquees a des exemples concrets de CND. Un pouvoir de resolution bien superieur aux methodes standard est obtenu, au prix d’une complexite calculatoire plus eleveeThe development of multi-element probes and continuous progress in electronics have favored the generalization of ultrasonic imaging methods for non destructive testing (NDT). In particular, the total focusing method is widely used due to its simplicity and real-time capability. Nevertheless, the resolution and contrast of the resulting images are limited due to the oscillating nature of the ultrasonic wave. This work addresses ultrasonic imaging from an inverse problem perspective. Retrieving the reflectivity map from ultrasonic measurements acquired with band-limited transducers is an ill-posedproblem. In this work, we develop inversion methods based on a regularization framework that enhances both the sparsity and the spatial smoothness of the reconstructed solution. Therefore, we assume that the reflectivity map is mainly homogeneous and possibly contains only few reflectors of small size. A first contribution describes the implementation and the inversion of a linear model that relates the raw, large-size, ultrasonic data to the reflectivity image, through a matrix containing the ultrasonic waveforms. A second contribution consists in projecting the previous model involving raw ultrasonic data in the space domain through a linear beamforming method. The size of the resulting model is therefore reduced, and its inversion can be interpreted as a deconvolution problem with a non stationary point spread function and colored noise. We hence propose an interpolation model in order to obtain a computationally efficient method. Finally, the last part of this work consists in applying the proposed methods to media with complex acoustic properties, such as frequency attenuation and dispersion, where the ultrasonic waveform is distorted during propagation. These algorithms are applied to synthetic data and practical NDT cases and show superior resolving capabilities compared to standard methods, at the cost of higher computational complexity
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Christophe-Argenvillier, Alexandra. "Méthode des éléments finis avec joints en recouvrement non-conforme de maillages : application au contrôle non destructif par courants de Foucault." Thesis, Paris 11, 2014. http://www.theses.fr/2014PA112341/document.
Abstract:
Cette thèse vise à développer et à évaluer une méthode de décomposition de domaine avec recouvrement dans le cadre de la modélisation du contrôle non destructif (CND) par courants de Foucault (CF). L'objectif d'une telle approche consiste à éviter le remaillage systématique de l'intégralité du domaine d'étude lors du déplacement de l'un de ses éléments constitutifs(par exemple, déplacement de la sonde CF au dessus de la pièce contrôlée). Plus précisément, il s'agit de concevoir une méthode de décomposition de domaine avec recouvrement qui s'appuie sur la théorie apportée par la méthode des éléments finis avec joints. En plus de s'affranchir de la contrainte d'une interface d'échange invariante avec le mouvement, la technique décrite dans ce travail réalise des transferts d'information réciproques entre les domaines. Cette étude présente les résultats théoriques ainsi que numériques liés à la simulation magnétodynamique. Par ailleurs, l'intérêt d'une telle méthode est illustré par des applications sur des configurations bidimensionnelles de CND par CFThis thesis aims at studying and developing a domain decomposition method with overlapping subdomains for the modeling in eddy current (EC) non-Destructive testing (NDT). The idea behind such an approach is the possibility to avoid the systematic remeshes of the whole studying domain when some of its components are modified (for example the displacement of the coil above the conductor). More precisely, this work aims at designing a domain decomposition method with overlapping based on the theory of the mortar finite element method. In addition to remove the constraint owing to an coupling interface which is invariant with the displacement, the technique described, in this work, realizes reciprocal transfers of information between subdomains. This study presents the theoretical and numerical results attached to the magnetodynamic simulation. Moreover, the interest of such a method is illustrated by applications in some 2D modeling cases of EC NDT
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Miorelli, Roberto. "Modélisation du contrôle par méthodes électromagnétiques de défauts réalistes de type fissuration." Thesis, Paris 11, 2012. http://www.theses.fr/2012PA112302.
Abstract:
Le contrôle non destructif (CND) par Courants de Foucault (CF) de défauts de fissuration est l’une des techniques les plus répandues dans de nombreux secteurs industriels. L’utilisation d’outils de modélisation adaptés permet d’améliorer les procédés de contrôle et la compréhension des données expérimentales observées. Ce travail de thèse, réalisé au CEA LIST et sous la direction de D. Lesselier (Laboratoire des Signaux et Systèmes), a pour objectif de proposer une approche de modélisation semi-analytique dédiée à la simulation du CND CF de défauts fins ou très fins dans une pièce plane conductrice composée de plusieurs couches. Il a fait l’objet d’une collaboration, dans le cadre du projet CIVAMONT, avec l’équipe Meander de l’University of Western Macedonia (Grèce), dirigée par le professeur T. Theodoulidis.Du point de vue de la simulation, la complexité du problème à traiter est liée aux particularités des défauts de fissuration : une ouverture très fine, un profil complexe et la possibilité d’avoir des ponts de conductivité entre les deux faces latérales du défaut. Ces caractéristiques expliquent la difficulté qu’ont les méthodes de simulation classiques, semi-analytiques ou purement numériques, à traiter efficacement ce type de configuration. Pour ces raisons, une approche dédiée aux défauts fins, fondée sur la méthode des éléments de frontière, a été développée. Elle présente l’avantage majeur de ne requérir qu’une discrétisation surfacique du défaut, en traitant analytiquement le calcul dans la direction de son ouverture. Après la résolution, avec la Méthode des Moments, de l’équation intégrale décrivant les interactions entre le champ d’excitation et le défaut, la réponse de la sonde est calculée en appliquant le théorème de réciprocité. Les développements théoriques réalisés dans cette thèse ont abouti à la mise en place d’une formulation générale permettant la prise en compte d’un nombre quelconque de défauts fins, d’orientations et des géométries différentes, pouvant être situés dans des couches différentes de la pièce. Par la suite, cette méthode innovante a été implémentée au sein de la plateforme de simulation CIVA, développée au CEA LIST, et a été validée expérimentalement à plusieurs reprises. Une extension de cette méthode a également permis la mise en place d’une approche la couplant à une modélisation volumique standard pour la simulation de configurations complexes comme le contrôle de fissures au voisinage d’un alésage. Ce travail, qui a fait l’objet d’une diffusion internationale affirmée, a permis de lever avec succès un certain nombre de difficultés théoriques et pratiques liées à la modélisation du CND CF de défauts finsNon Destructive Testing (NDT) with Eddy Current (EC) techniques are is widely employed in several industrial sectors for cracks detection. Numerical simulation tools are largely used in order to design sensors, understand the signals collected during the measurements process and to provide a support in expertise. This work has been accomplished inside CEA LIST in collaboration with L2S-Supélec. It is also a part of the CIVAMONT 2012 project, with the active participation of MEANDER laboratory members from University of Western Macedonia (Greece) and Technological Educational Institute of Western Macedonia (Greece). The main goal of our work has consisted in to developing a semi-analytical modeling approach, devoted to Eddy Current Testing (ECT) of multiple narrow cracks in planar multilayered structures. From the numerical point of view, simulation of multiple narrow cracks problems is a difficult task for classical methods, like for example the Volume Integral Method (VIM) or the Finite Element Method (FEM). The main issues reside in geometrical characteristics of narrow crack themselves. Indeed, a narrow crack presents a small opening as well as complex profile and a complex shape, with possible electrical contacts inside it. All these features increase enormously, with classical methods, the difficulty to simulate in rapid and/or precise way problems involving narrow cracks. We have tackled the narrow crack issue by developing a Boundary Element Method (BEM) dedicated to ECT signal modeling, starting from an approach presented in literature. Then, we have extended its capability to more realistic and challenging cases, such as the ECT of multilayered structures affected by complex narrow cracks. The principle of this method is to introduce additional assumptions, leading to the description of the crack perturbation as the effect of a dipole distribution, oriented toward the crack opening. Numerically speaking, such a description makes it possible to largely reduce, compared to the VIM, the number of unknowns that one needs to properly solve the problem. A particular attention has been devoted to the analytical formulation, in order to achieve generality, accuracy and efficiency. A precise derivation of the spectral-domain Dyadic Green Function (DGF) associated to our problem has first been developed. In this work, analytical expressions of the spectral-domain DGF have been obtained via the Discrete Complex Image Method (DCIM). Then, an accurate approximation of the spectral-domain DGF has been achieved via the Generalized Pencil of Function (GPOF) method. Therefore, the closed-form of the spectral-domain DGF, expressed under the form of Sommerfeld Integrals (SIs), has been calculated analytically. Finally, the integral equation(s) associate to the electromagnetic problem is solved by applying the Method of Moments (MoM).Validations with respect to experiments and commercial simulation software have been performed to test the model. A large set of configurations have been chosen in order to address realistic configurations involving multiple narrow cracks embedded in different layers of a given multilayered structure. The model proposed has shown its promising performance in terms of computational time compared with the VIM and the FEM. Moreover, a very good agreement with respect to the experimental data has always been observed. In the last and very recent part of our work, a coupled approach between BEM and VIM has been studied and developed in order to address, in a efficient way, problems where narrow cracks appear in the vicinity of with volumetric flaws (for example the simulation of fastener sites inspections). Comparisons with experimental measures have shown that the coupled approach is capable to achieve, overall, better results than the VIM and saves a lot of computational time
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Morard, Vincent. "Détection de structures fines par traitement d'images et apprentissage statistique : application au contrôle non destructif." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00932727.
Abstract:
Dans cette thèse, nous présentons de nouvelles méthodes de traitement d'images pourextraire ou rehausser les éléments fins d'une image. Pour ces opérateurs, issus de la morphologie mathématique,l'accent a été mis principalement sur la précision de détection et sur le temps de calcul,qui doivent être optimisés pour pouvoir répondre aux contraintes de temps imposées par différentesapplications industrielles. La première partie de ce mémoire présente ces méthodes, organisées enfonction de la tortuosité des objets à détecter. Nous commençons par proposer un algorithme rapidepour le calcul des ouvertures 1-D afin d'extraire des structures rectilignes des images. Puis, nous étudionsune nouvelle classe d'opérateurs rapides avec les ouvertures parcimonieuses par chemins, permettantd'analyser des structures ayant une tortuosité modérée. Enfin, nous proposons de nouveauxéléments structurants adaptatifs et des filtres connexes construits avec des attributs géodésiques etgéométriques pour extraire des structures filiformes ayant une tortuosité quelconque.Dans un second temps, nous avons développé une méthode d'analyse statistique en introduisantune nouvelle pénalisation adaptative. L'objectif consiste à créer un modèle prédictif précis, quiminimise en même temps une fonction de coût, indépendante des données. Lorsque cette fonctionde coût est liée au temps de calcul de chaque descripteur, il est alors possible de créer un modèleparcimonieux précis et qui minimise les temps de calcul. Cette méthode est une généralisation desrégressions linéaires et logistiques Ridge, Forward stagewise, Lar, ou Lasso.Les algorithmes développés dans cette thèse ont été utilisés pour trois applications industrielles,très différentes les unes des autres, mais toutes faisant intervenir une approche multidisciplinaire : letraitement d'images et l'analyse statistique. L'association de ces deux disciplines permet d'améliorerla généricité des stratégies proposées puisque les opérateurs de traitement d'images alliés à un apprentissagesupervisé ou non supervisé, permettent d'adapter le traitement à chaque application.Mots clés : Traitement d'images, morphologie mathématique, analyse statistique, caractérisation deformes, contrôles non destructifs, ouvertures parcimonieuses par chemins, region growing structuringelements, amincissements par attributs géodésiques et topologiques, adaptive coefficient shrinkage.
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Peycheva, Kira. "Nondestructive testing of metals and composite materials using ultrasound thermography : Comparison with pulse-echo ultrasonics." Thesis, Université Laval, 2012. http://www.theses.ulaval.ca/2012/29592/29592.pdf.
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Wang, Li. "Fast and Accurate 3D X ray Image Reconstruction for Non Destructive Test Industrial Applications." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLS362/document.
Abstract:
La tomographie en 2D et 3D sont largement utilisée dans l’imagerie médicale ainsi que dans le Contrôle Non Destructif (CND) pour l’industrie. Dans toutes les deux applications, il est nécessaire de réduire le nombre de projections. Dans certains cas, la reconstruction doit être faite avec un nombre d’angle de projections limité. Les données mesurées sont toujours avec des erreurs (erreurs de mesure et de modélisation). Nous sommes donc presque toujours dans la situation de problèmes inversés mal posés. Le rôle des méthodes probabilistes et de la modélisation a priori devient crucial. Pour la modélisation a priori, en particulier dans les applications NDT, l’objet à l’examen est composé de plusieurs matériaux homogènes, avec plusieurs blocs continus séparés par des discontinuités et des contours. Ce type d’objet est dit continu par morceaux. L’objet de cette thèse est sur la reconstruction des objets continu ou constante par morceaux, ou plus généralement homogène par morceaux. En résumé, deux méthodes principales sont proposées dans le contexte de l’inférence bayésienne. La première méthode consiste à reconstruire l’objet en imposant que sa transformée de Haar soit parcimonieuse. Un modèle bayésien hiérarchique est proposé. Dans cette méthode, les variables et les paramètres sont estimés et les hyper-paramètres sont initialisés selon la définition des modèles antérieurs. La deuxième méthode reconstruit les objets en estimant simultanément les contours. L’objet continu par morceaux est modélisé par un modèle markovien non-homogène, qui dépend du gradient de l’objet, et le gradient dépend aussi de l’estimation de l’objet. Cette méthode est également semi-supervisé, avec les paramètres estimés automatiquement. Ces méthodes sont adaptées aux reconstructions de grande taille de données 3D, dans lesquelles le processeur GPU est utilisé pour accélérer les calculs. Les méthodes sont validées avec des données simulées et des données réelles, et sont comparées avec plusieurs méthodes classiques2D and 3D X-ray Computed Tomography (CT) is widely used in medical imaging as well as in Non Destructive Testing (NDT) for industrial applications. In both domains, there is a need to reduce the number of projections. In some cases we may also be limited in angles. The measured data are always with errors (measurement and modelling errors). We are consequently almost always in the situation of ill-posed inverse problems. The role of the probabilistic methods and the prior modelling become crucial. For prior modelling, in particular in NDT applications, the object under examination is composed with several homogeneous materials, with several continuous blocs separated by some discontinuities and contours. This type of object is called the piecewise-continuous object. The focus of this thesis on the reconstruction of the picewise continuous or constant, or more generally piecewise homogeneous objects. In summary two main methods are proposed in the context of the Bayesian inference. The first method consists in reconstructing the object while enforcing the sparsity of the discrete Haar transformation coefficients of the object. A hierarchical Bayesian model is proposed. In this method, the unknown variables and parameters are estimated and the hyper-parameters are initialized according to the definition of prior models. The second method reconstruct objects while the contours are estimated simultaneously. The piecewise continuous object is modeled by a non-homogeneous Markovian model, which depends on the gradient of the object, while the gradient also depends on the estimation of the object. In this methods, the semi-supervised system model is also achieved, with the parameters estimated automatically. Both methods are adapted to the 3D big data size reconstructions, in which the GPU processor is used to accelerate the computation. The methods are validated with both simulated and real data, and are compared with several conventional state-of-the-art methods
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Zorni, Chiara. "Contrôle non destructif par courants de Foucault de milieux ferromagnétiques : de l’expérience au modèle d’interaction." Thesis, Paris 11, 2012. http://www.theses.fr/2012PA112031/document.
Abstract:
La problématique étudiée est le contrôle non destructif par courants de Foucault de matériaux ferromagnétiques à l’aide d’un capteur à magnétorésistance géante (GMR). Durant ces travaux deux aspects complémentaires ont été abordés : l’un concerne la mesure expérimentale pour essayer de quantifier et de s’affranchir du bruit de structure et du champ magnétique rémanent, l’autre le développement d’un modèle numérique d’interaction. En ce qui concerne la partie expérimentale plusieurs études avec un capteur GMR qui présente un intérêt particulier en raison de sa bonne sensibilité à basses fréquences, de sa dynamique et de la relative simplicité de mise en œuvre ont été conduites et ont permis d’identifier et quantifier les phénomènes d’artefacts spécifiques aux matériaux ferromagnétiques : le bruit de structure et le champ magnétique rémanent. Une solution basée sur une combinaison linéaire des données expérimentales obtenues à plusieurs fréquences est appliquée pour atténuer le bruit dû à la structure du matériau. Le champ magnétique rémanent a été analysé expérimentalement et un circuit d’asservissement permettant de fixer un point de polarisation dans la zone de fonctionnement linéaire de la GMR et ainsi d’atténuer les perturbations dues aux champs magnétiques rémanents est mis en place. En parallèle et dans l’optique de développer des outils de simulation permettant de mieux comprendre les phénomènes physiques et ainsi d’optimiser les procédés de contrôle, un modèle numérique d’interaction simulant le cas du contrôle d’une pièce plane ferromagnétique d’une ou plusieurs couches pouvant contenir un ou plusieurs défauts est développé. Il étend un modèle déjà existant dans un cas non-ferromagnétique déjà intégré dans la plateforme de simulation CIVA développé par le CEA-LIST et permettant la simulation du Contrôle Non Destructif par Courants de Foucault. Il est basé sur une méthode d’intégrales de volume (VIM) et l’utilisation des tenseurs ou dyades de Green. La solution est obtenue après la discrétisation du volume de calcul et l’application d’une variante de Galerkin de la Méthode des Moments (MoM). La réponse de la sonde est ensuite calculée en appliquant le théorème de réciprocité de Lorentz. Des collaborations avec deux laboratoires universitaires (le Laboratoire de Génie Électrique de Paris (LGEP) et l’Université de Cassino (Italie)) ont permis de comparer les résultats issus des trois différents modèles sur un cas de la littérature. Les résultats se sont révélés satisfaisants et plusieurs études de convergence ont permis d’analyser la stabilité du modèleThe aim of this work is the eddy-current testing (ECT) of ferromagnetic materials within magnetic sensors, such as Giant Magneto-Resistances (GMR). Two complementary aspects have been studied. Experimental measurements have been carried out in order to quantify and minimize the noise coming from the materials structure and residual magnetization. On the other hand, a model has been developed in order to be able to simulate the electromagnetic interactions between a ferromagnetic specimen and the EC probe. The GMR sensors are characterized by high sensitivity at low frequency, large dynamic range and are relatively easy to implement. The studies carried out during this thesis allowed us to identify and analyse the “ghost signals” due to magnetic materials. In order to minimize the noise coming from the materials structure, a linear multi-frequencies combination of experimental signals has been employed successfully and the detection of buried flaws has been improved. The residual magnetization in ferromagnetic materials has been experimentally analyzed and an electronic system has been realized to fix the polarisation point of the sensor in the linear response zone of the GMR. Thus, disturbances caused by residual magnetization are successfully reduced. Beside, in order to develop simulation tools aiming at improving the understanding of experimental signals and optimizing the performances of ECT procedures, a model has been developed to simulate the ECT of planar, stratified and ferromagnetic materials affected with multiple flaws. CEA developed for many years semi-analytical models embedded into the simulation platform CIVA dedicated to non-destructive testing. Following a previous work carried out at the laboratory and already integrated in the simulation platform CIVA, developed at CEA-LIST, the new model extends CIVA functionalities to the ferromagnetic planar case. Simulation results are obtained through the application of the Volume Integral Method (VIM) which involves the dyadic Green’s functions. Two coupled integral equations have to be solved and the numerical resolution of the system is carried out using the classical Galerkin variant of the Method of Moments (MoM). Finally, the probe response is calculated by application of the Lorentz reciprocity theorem. A collaboration with the University of Cassino (Italy) and Laboratoire de Génie Electrique de Paris (France) allowed us to compare the three models on experimental and numerical results from literature. Results showed a good agreement between the three models and the model stability has been analyzed
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Verma, Ravi. "Interaction of ultrasonic waves with frictional defects in the context of nondestructive testing of materials." Electronic Thesis or Diss., Université de Lille (2022-....), 2023. http://www.theses.fr/2023ULILN063.
Abstract:
Cette thèse porte sur les concepts théoriques, les modèles et les expériences concernant la propagation des ondes élastiques et les vibrations dans les solides contenant des contacts internes (fissures, délaminations, etc.) ayant une nature frictionnelle.Une partie essentielle du travail est liée au développement d'une méthode d'acoustique numérique capable d'imiter les ondes élastiques dans un environnement contenant des fissures/contacts de frottement. Ces défauts planaires représentent une sorte de frontière intérieure à laquelle il convient d'appliquer des conditions limites appropriées. Selon les hypothèses de modélisation, les surfaces des fissures peuvent être considérées comme planes ou rugueuses. Nous développons ici en détail les arguments montrant que la rugosité, bien qu'elle introduise une complexification supplémentaire, aboutit finalement à une description plus élégante du contact par rapport aux interfaces planes. En particulier, le contact de surfaces rugueuses isotropes peut être représenté efficacement comme un contact entre deux corps axisymétriques. Cette dernière situation ressemble beaucoup à la mécanique de Cattaneo-Mindlin (ou Hertz-Mindlin) dans laquelle deux sphères sont excitées mécaniquement par une force oblique.Un autre élément du modèle acoustique numérique que nous présentons ici est une description standard par éléments finis des ondes élastiques dans les matériaux solides (unité de mécanique des solides dans un progiciel FEM commercial). Des efforts techniques ont été faits pour intégrer un modèle de contact défini par l'utilisateur comme condition limite dans l'unité de mécanique des solides. En conséquence, un modèle complet a été obtenu qui incorpore les interactions frictionnelles de contact induites par les ondes, décrites à partir des premiers principes de la mécanique des contacts.Un progrès essentiel par rapport aux travaux précédents est lié à l'application du modèle élaboré à un cas qui correspond à une technique connue d'essais non destructifs acoustiques non linéaires. La technique choisie est basée sur l'excitation d'un échantillon avec une onde harmonique qui, après l'achèvement d'un régime transitoire, entraîne une réponse purement harmonique d'un échantillon intact, alors que la réponse d'un échantillon endommagé présentera une anharmonicité. Les harmoniques générées forment leur propre modèle d'onde stationnaire qui peut avoir un maximum clair autour du défaut. Dans la pratique, les mesures de signaux de surface sont effectuées par vibrométrie laser ; notre modélisation représente donc une tentative d'imiter l'expérience de contrôle non destructif par vibrométrie laser dans des conditions géométriques simplifiées, mais en adhérant pleinement à son idéologie.Les conditions simplifiées sont prises de manière à réduire le temps de calcul. L'hypothèse la plus importante est une géométrie en 2D qui empêche immédiatement toute comparaison quantitative avec l'expérience. D'autres simplifications sont discutées plus en détail ci-dessous. Tout en conservant la méthodologie générale proche des principes expérimentaux, nous générons un grand nombre d'images synthétiques non linéaires d'une fissure isolée immergée dans un fragment d'une plaque solide. Nous analysons en détail l'influence des paramètres géométriques et physiques du système dans les cas d'excitations à une et deux fréquences.Enfin, nous nous concentrons sur le cas le plus proche des conditions expérimentales réelles en termes de géométrie de l'échantillon et de conditions aux limites sélectionnées. Une comparaison préliminaire entre la théorie et l'expérience est présentée.D'une manière générale, les résultats de cette thèse pourraient intéresser les chercheurs impliqués dans des expériences de CND acoustiques non linéaires ainsi que ceux qui cherchent des applications de modèles de contact semi-analytiques modernes basés sur les principes de Cattaneo-MindlinThis thesis concerns theoretical concepts, models, and experiments for elastic wave propagation and vibrations in solids containing internal contacts (cracks, delaminations, etc.) having frictional nature. The study is oriented to nondestructive testing and therefore focuses on the case where the material contains few cracks of known configuration, in contrast to microcracked solids in which a statistical ensemble of a large number of internal contacts is present.An essential part of the work is related to a development of a method of numerical acoustics capable of imitating elastic waves in an environment containing frictional cracks/contacts. These planar defects represent a sort of inner boundaries at which appropriate boundary conditions should set. These boundary conditions are set using an original model for frictional interaction based on Cattaneo-Mindlin (or Hertz-Mindlin) mechanics in which two spheres are mechanically excited with an oblique force. The known solutions are extended to the case of rough surfaces and arbitrary in time oblique excitation.Another component of the numerical acoustics model we present here is a standard finite element description for elastic waves in solid materials (solid mechanics unit in a commercial FEM package). Some technical efforts have been made to integrate a user-defined contact model as a boundary condition into the solid mechanics unit. As a result, a complete model has been obtained that incorporates wave-induced contact frictional interactions described starting from first principles of contact mechanics.An essential progress in comparison to previous works is related to application of the elaborated model to a case that corresponds to a known technique of nonlinear acoustic nondestructive testing. The chosen technique is based on excitation of a sample with a harmonics wave that, after completion of a transient regime, results in a purely harmonic response of an intact sample, whereas the response of a damaged sample will present anharmonicity. The generated harmonics form its own standing wave pattern that can have a clear maximum around the defect. In practice, surface signal measurements are done via laser vibrometry; our modeling therefore represents an attempt to imitate laser vibromenry NDT experiment in geometrically simplified conditions, but fully adhering to its ideology.The simplified conditions are taken in a way that reduces the computation time. The most important assumption is a 2D geometry that immediately disables a quantitative comparison to experiment. Other simplifications are discussed below in greater detail. Keeping, however, the general methodology close to experimental principles we generate a large number of synthetic nonlinear images of an isolated crack immersed into a fragment of a solid plate. We analyze in detail influence of geometric and physical parameters of the system in the cases of one- and two-frequency excitations.Finally, we focus on the case close to real experimental conditions in terms of the sample geometry and boundary conditions selected. A preliminary theory and experiment comparison is presented.Generally, the results of this thesis could be of interest for researchers involved in nonlinear acoustic NDT experiments as well as for those who look for applications of modern semi-analytical contact models based on Cattaneo-Mindlin principles
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Vasseur, Julien. "Fiabilité prévisionnelle de la tenue en service de composants mécaniques en présence d’amas de porosités détectés et caractérisés par contrôle non destructif ultrasonore." Thesis, Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Lille Douai, 2020. http://www.theses.fr/2020MTLD0002.
Abstract:
Ces travaux de thèse ont pour objectif de définir une méthodologie permettant d’estimer de manière réaliste la durée de vie d’une structure en alliage d’aluminium (aluminium 7075-T6) contenant des amas porosités. Le choix technique retenu vise à détecter et caractériser ces porosités au moyen de contrôles non destructifs (CND) par ultrasons et de corréler les images ultrasonores obtenues à des mesures de fatigue. Dans le cadre de nos travaux, ce problème est ramené à une étude 2D où l’amas de porosités est représenté par un ensemble de trous-génératrices usinés, dont les caractéristiques géométriques sont totalement contrôlables, contrairement à celles de la porosité réelle. En partie ultrasonore, un effort particulier est apporté dans la prise en compte des effets de diffusion multiple existant entre les défauts lors du contrôle. Une étude comparative du modèle d’imagerie ainsi développé est menée en confrontant nos simulations à d’autres simulations d’imagerie simplifiées (effectuées sur le logiciel CIVA) mais également à des mesures expérimentales. En partie fatigue, une résolution d’un cas très complexe s’avère nécessaire, puisqu’il implique des possibilités de multi-amorçage et de couplage local de modes de sollicitation. Ce problème de la propagation de la fissure en fatigue est résolu par la méthode G-Ө. Nous montrons l’efficacité de la méthodologie employée en comparant les résultats de durée de vie qu’elle permet de prédire et ceux trouvés expérimentalement par essais de fatigue. Enfin, afin de faire le lien entre le domaine du CND et celui de la mécanique de la rupture, nous présentons une méthode permettant d’estimer la tenue en fatigue d’une éprouvette au vu de son imagerie obtenue suite à son contrôle ultrasonore. Cette démarche permet ainsi de proposer une méthodologie originale couplant le contrôle ultrasonore et la fatigue, en mettant en place un chaînage entre les deux domaines pour la fiabilisation de la prédiction de la durée de vie des structures en fatigueThis work aims at defining a methodology for the lifetime estimation of aluminum alloy structures (aluminum 7075-T6) according to the properties of porosity clusters contained in the sample. We chose to use advanced ultrasonic imaging techniques to detect and characterize these porosities and then to correlate the ultrasonic images obtained with fatigue measurements. In the framework of our study, the problem is simplified with a 2D study where the cluster of porosities is represented as a set of side-drilled holes (SDH) whose geometric characteristics are fully controllable, unlike those of real porosity. A special effort is made to estimate the effects of multiple scattering due to wave interactions between defects. A comparative study of the imaging model thus developed is carried out by comparing our simulations including multiple scattering with other simplified simulation results (carried out on CIVA software) but also with experimental measurements. Concerning fatigue study, a phenomenological approach is suggested to take into account multi-cracks initiation and local multi-mode behaviour generated by the cluster of defects. Therefore, crack propagation is solved by a G-Ө finite element method for prediction of the fatigue lifetime of different samples with different cases of cluster of defects. Numerical and experimental results were compared showing that the suggested methodology gives realistic lifetimes despite of complexity of the studied cases. Finally, the overall originality of this thesis consists in making a direct link between NDT results and fatigue calculation. Thus, a method for estimating the fatigue life of a specimen based on inversed ultrasonic images of defects is suggested and applied on some studied cases
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Jacquet, Olivier. "Méthodes de faisceaux gaussiens pour la modélisation d'ondes de volume ultrasonores : application à la simulation du contrôle non-destructif." Thesis, Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS204.
Abstract:
Le contexte d’étude est celui du développement de la plate-forme logicielle CIVA, dédiée notamment à la simulation du Contrôle Non-Destructif (CND) par ultrasons. Le calcul de champ hérite de la méthode des rayons, et peut souffrir – dans des configurations particulières – de la présence de caustiques et d’ombrages. Les faisceaux gaussiens sont des candidats pertinents dans la régularisation de ces singularités, et l’objectif est de développer et valider une méthode efficace de calcul de champ par superposition de faisceaux gaussiens. Un travail bibliographique préliminaire a permis de mettre en évidence la problématique associée à l’initialisation de ces faisceaux gaussiens, dont les méthodes diffèrent selon les auteurs et les champs disciplinaires. Du point de vue du CND, la variété physique et la complexité géométrique des pièces à inspecter guide le modélisateur vers un traitement le plus générique possible. Une façon d’initialiser une famille de faisceaux gaussiens consiste à représenter la donnée du problème posé (conditions initiales et/ou aux bords) par un espace fonctionnel vérifiant les propriétés d’un frame. En munissant le frame d'un noyau gaussien, on génère à l’aide d’algorithmes rapides un ensemble univoque de conditions initiales pour une famille de faisceaux gaussiens. La superposition de ces derniers fournit alors une solution approchée au problème. Dans le cadre de cette thèse, cette stratégie est déclinée en régimes transitoire et harmonique. La contribution majeure de ces travaux réside dans la validation quantitative de cette initialisation par frame, par l’application à des configurations représentatives du CND par ondes de volume ultrasonoresThis works is part of the CIVA software development. CIVA is dedicated to non-destructive testing (NDT) simulation, and especially to efficient ultrasonic bulk wave simulation. However, its modeling approach, based on the ray theory under high frequency assumption, may suffer – in some specific cases – from caustics and shadowing effects. Gaussian beams are known to be suitable candidates for removing those singularities, and the purpose of this research work is to develop and validate an efficient computing method using Gaussian beam superpositions. A preliminary review of literature revealed an underlying problematic related to the Gaussian beam initialization. Indeed, there is no standard method for initializing a relevant set of Gaussian beams: existing approaches differ, depending on the authors and on the examples they discuss. From the perspective of NDT modeling, it is still necessary to develop a numeric solution which is generic enough to indiscriminately handle a wide variety of materials, geometries and input data. One way of adressing Gaussian beam initialization is - for a given problem - to obtain a frame representation of the initial and/or boundary conditions. By choosing a Gaussian kernel, it is then possible to generate an unequivocal set of initial Gaussian beam parameters. Finally, the approximated solution is given by the corresponding propagated Gaussian beams. In this work, we derived this frame approach in both time and frequency domains. The main contribution of this thesis research lies in the quantitative validation of this method, through typical configurations of ultrasonic NDT
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Guihard, Vincent. "Homogénéisation de grandeurs électromagnétiques dans les milieux cimentaires pour le calcul de teneur en eau." Thesis, Toulouse 3, 2018. http://www.theses.fr/2018TOU30165/document.
Abstract:
La quantité et la distribution de l'eau interstitielle dans l'espace poral des milieux cimentaires sont des marqueurs fondamentaux de la durabilité des structures de Génie Civil en béton. La connaissance de ces grandeurs est également importante pour l'interprétation de certains essais non destructifs mis en œuvre pour évaluer les performances mécaniques des ouvrages ou détecter certains défauts. L'évaluation de la teneur en eau par méthode non-destructive requiert l'utilisation d'une grandeur intermédiaire telle que la permittivité diélectrique. La relation entre cette propriété électromagnétique et la teneur en eau dépend alors de la composition et donc de la formulation du béton. En électromagnétisme, les lois d'homogénéisation permettent de lier la permittivité effective d'un matériau hétérogène avec la permittivité intrinsèque et la fraction volumique de chaque hétérogénéité présente. Afin de pallier le temps important requis pour l'établissement d'une courbe de calibration expérimentale propre à chaque formulation, l'étude présentée propose la mise en place d'une démarche d'homogénéisation de la permittivité pour lier quantité d'eau présente dans un béton et permittivité macroscopique du matériau. Les travaux présentés rapportent la fabrication, la modélisation et l'utilisation de sondes coaxiales ouvertes pour la mesure de la permittivité complexe de matériaux solides et liquides. Le concept d'estimation de la teneur en eau par utilisation de lois d'homogénéisation est validé pour le cas d'un sable partiellement saturé en eau. Au vu des résultats prometteurs obtenus par modélisation analytique, des schémas d'homogénéisation sont combinés lors d'un processus de remontée d'échelle depuis celle des hydrates jusqu'à celle des granulats, en tenant compte de la morphologie de la microstructure. Les propriétés intrinsèques des principaux constituants d'un béton (granulats, hydrates, ciment anhydre) sont alors mesurées par sonde coaxiale et utilisées en données d'entrée du modèle construit. Une bonne cohérence est observée entre parties réelles de la permittivité simulées et mesurées, pour des échantillons de pâtes de ciment, mortiers et bétons. A la différence des lois expérimentales et empiriques, le modèle construit se caractérise par un temps de calcul quasi-instantané et peut être adapté d'une formulation de béton à une autre en fonction du type de ciment utilisé, de la nature et de la quantité de granulats ou encore de la porosité accessible à l'eau du matériauPrediction of delayed behavior in concrete can be significantly improved by monitoring the amount and spatial distribution of water within a concrete structure over time. Water content of cement-based materials can also be required to interpret non-destructive tests such as ultrasonic and radar measurements. Electromagnetic properties of heterogeneous and porous materials, such as dielectric permittivity, are closely related to water content. Measurement of these properties is thus a common non-destructive technique used to assess the moisture content, but a calibration curve is required to link the measured permittivity to the saturation degree. This curve can be determined experimentally, or from empirical models. However, the first approach is tedious and time consuming, while the second one is not adapted to concrete. Hence, this contribution proposes an alternative route, relying on electromagnetic homogenization schemes, to connect the macroscopic permittivity of cement-based materials with the water content of the structure. Therefore, different open-ended coaxial probes were designed, modelled and tested in order to perform complex permittivity measurements of both solids and liquids. The homogenization approach is first validated on unsaturated sand. Then, the permittivity of concrete components (aggregates, hydrates, interstitial liquid, anhydrous cement) was assessed by means of coaxial probe measurements. Finally, a specific combination of analytical homogenization laws taking into account the microstructure's morphology of the material is built. Results show that there is a good correlation between the model and measurements acquired on different cement pastes, mortars and concretes, at different saturation degrees. The model is characterized by a quasi-instantaneous calculation time and can be adapted to different concretes depending on cement type, nature and quantity aggregates or porosity
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Merabet, Lucas. "Etude d’algorithmes de reconstruction ultrasonore dans le domaine de Fourier pour l’imagerie rapide 2D et 3D en contrôle non- destructif." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019PSLET060.
Abstract:
Ce travail de thèse s’intéresse à l’imagerie ultrasonore multi-éléments pour le Contrôle Non-Destructif (CND), et vise à accélérer l’imagerie échographique en 2D et 3D. Les méthodes étudiées s’inspirent des algorithmes de reconstruction dans le domaine de Fourier (f-k) en imagerie sismique. La littérature montre que ces méthodes offrent un avantage numérique par rapport à celles dans le domaine temporel basées sur un principe de focalisation en émission/réception. D’autre part, l’essor des traducteurs multi-éléments a permis d’explorer de nouveaux modes d’émission, comme les ondes planes en imagerie médicale ultra-rapide. Dans cette thèse, on se propose de combiner les algorithmes rapides du domaine f-k avec des émissions planes pour calculer des images aussi rapidement que possible. Ces algorithmes sont adaptés pour traiter des configurations d’inspection usuelles en CND. Une analyse des complexités algorithmiques, des temps de calcul et de la qualité des reconstructions est menée en 2D. La comparaison avec la méthode temporelle Plane Wave Imaging (PWI) démontre un avantage certain pour l’imagerie f-k. Ces avantages sont confirmés en 3D où l’on démontre que cette dernière améliore la qualité d’image tout en réduisant le temps de calcul d’un facteur allant jusqu’à 300 par rapport à PWI. Enfin, la méthode f-k est généralisée à l’imagerie multimodale pour la caractérisation de fissures. La théorie est d’abord présentée, puis on montre qu’il est possible d’améliorer la qualité des reconstructions grâce à un fenêtrage des fréquences spatiales de l’image. Ce filtre spectral élimine des artéfacts d’imagerie liés à des échos de géométrie, améliorant ainsi le contraste des imagesThis research work deals with ultrasound imaging with transducer arrays for Non Destructive Testing (NDT), and aims at speeding up the formation of 2D and 3D images. The methods studied in this manuscript are inspired from reconstruction algorithms in the Fourier frequency-wavenumber (f-k) domain introduced in seismic imaging in the 70’s. The literature shows that f-k methods offer a numerical advantage over the more conventional time-domain focusing algorithms. On the other hand, the rise of transducer arrays has allowed for the exploration of new emission modes, such as plane wave emissions in ultra-fast medical imaging. In this thesis, we propose to combine fast f-k algorithms with plane wave emissions to form 2D and 3D images as fast as possible. These algorithms are adapted to deal with realistic NDT inspection configurations. Analyses of algorithmic complexities, computation times, and image qualities are carried out in 2D, and a comparison with the time-domain Plane Wave Imaging (PWI) shows a clear advantage for f-k methods. This is confirmed in 3D, where we show that Fourier domain algorithms improve image quality while reducing computation times by a factor up to 300 compared to PWI. Finally, the f-k methods are generalized to multi-modal imaging to characterize cracks. The theory, which accounts for mode conversions and reflections at the specimen interfaces, is first presented, and we then demonstrate that it is possible to improve the reconstruction quality thanks to spectral windowing in the image frequency-domain. This spectral filter cancels undesired artifacts caused by interface echoes, and improves the image contrast
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Pomarede, Pascal. "Détection de l'endommagement dans un composite tissé PA66,6/Fibres de verre à l'aide de techniques ultrasonores en vue d'une prédiction de la durabilité de pièces automobiles." Thesis, Paris, ENSAM, 2018. http://www.theses.fr/2018ENAM0024/document.
Abstract:
Ces travaux de thèse portent sur l'étude expérimentale approfondie d'un composite à base polyamide 66/6 renforcé par des fibres de verres tissés suivant un motif sergé 2/2. L’objectif est de proposer des solutions de Contrôle Non Destructif (CND) basées sur les ultrasons afin de détecter différents niveaux d’endommagement induis. Pour cela, une étude approfondis des mécanismes d’endommagement apparaissant lors de sollicitations en traction suivant l’axe des fibres et hors axes est réalisé. Le cas d’impact induis par poids tombant est également étudiés. En effet, ces différents cas de sollicitions entraînent l’apparition de différent mécanismes d’endommagement. Ces derniers, ainsi que leur ordre d’apparition, sont caractérisés par Microscopie Electronique à Balayage (MEB) et tomographie à rayons X principalement. L’évaluation de la réduction du module élastique pré et post chargement ainsi que la fraction volumique de vide montrent une évolution de l’endommagement plus importante lors de chargement en traction hors axes des fibres que lors de chargement suivant l’axe. Lors des essais d’impact par poids tombant différents niveaux d’énergie sont considérés en restant proche du domaine des BVID en vue d’éprouver la sensibilité des méthodes de CND. Deux méthodes de CND par ultrasons étudiées durant ce projet peuvent être mises en avant. Premièrement, par mesure de la vitesse de propagation des ondes dans plusieurs directions du composites, le tenseur de rigidité est estimé dans tous ces cas de sollicitation mécanique pour différents niveaux d’endommagement. Des indicateurs d’endommagement basés sur ces mesures montrent une évolution de l’état d’endommagement similaire à celle discutée précédemment. Deuxièmement, une étude de la détection de l’endommagement par ondes guidées est menée. Aucun changement des modes transmit n’est visible lors de l’augmentation de l’état d’endommagement. L’évolution de l’énergie du signal transmis est alors proposée et validée comme indicateur d’endommagement efficace pour des chargements en traction mais pas pour l’impact. La mesure du décalage temporel à en revanche permis une localisation et une quantification de l’endommagement induit par impactThe present study is focused on the experimental study of a polyamide 66/6 based composite reinforced by a 2/2 twill weave glass fabric. The aim is to propose Non Destructive Evaluation (NDE) methods based on ultrasound that can efficiently distinguish different damage state. In order to do so, an investigation of the damage mechanisms induced by different type of mechanical solicitations. Tension along and off the axis of the fibers was considered as well as the case of drop weight impact. Those solicitations were shown to induce different damage mechanisms. The latter were characterized by means of Scanning Electronic Microscopy (SEM) and X-Ray tomography mostly. The decreasing of the elastic modulus and the void volume fraction evolution were shown to be more significant for the samples loaded in tension off-axis. During the drop weight impact tests, the energies were considered in order to remain close to the Barely Visible Impact Damage (BVID) regime in order to experience the capability of the ultrasound based NDE methods. Two NDE methods investigated during this study deserve to be highlighted. Firstly, the stiffness tensor was estimated by means of phase velocities measurements in different propagation direction. Damage indicators based on results from this method were proposed. They were found to give results similar with the one from the evaluation of damage discussed earlier on. Secondly, a study of the damage detection using guided waves was performed. No mode conversion effect was observed from this investigation. Consequently, the signal energy was proposed as damage indicator and was found to be suitable to detect damage induced by tension but not by impact. The measure of time shift allowed obtaining a localization and evaluation of the damage induced by impact
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Barras, Jordan. "Prédiction modale du rayonnement d’ondes élastiques guidées par une source quelconque dans une structure fine - application au contrôle non destructif." Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPASG020.
Abstract:
Cette thèse porte sur la modélisation de la propagation d’ondes élastiques guidées (OG) dans des structures fines - de type plaque - en vue de leur contrôle non-destructif (CND). Ces ondes sont générées par des traducteurs ultrasonores quelconques placés à la surface de la pièce - par exemple une céramique PZT ou un EMAT. On développe un modèle semi-analytique, nommé modèle du pinceau modal d’ondes guidées. Ce modèle se base sur les approximations de l’acoustique géométrique, ce qui le rend particulièrement performant du point de vue numérique et permet de simuler la propagation d’OG sur de longues distances plus rapidement qu’avec des modèles numériques classiques. Le champ de déplacement est alors prédit seulement aux points d’intérêt. Un pinceau peut être utilisé pour traiter de façon générique les réflexions multiples d’une onde sur les bords latéraux de la plaque. Le modèle prend également en compte aussi bien les matériaux métalliques (isotropes) que les matériaux composites (anisotropes) ; la plaque peut également être courbée et avoir des propriétés mécaniques continûment variables. Les formes d’ondes sont obtenues sous la forme de leur décomposition modale, ce qui facilite grandement leur interprétation. Enfin, des comparaisons avec un modèle d’éléments finis permettent de valider l’approche de pinceauxThis thesis focuses on the modelling of the propagation of elastic guided waves (GW) in thin plate like structures for their non-destructive testing (NDT). These waves are generated by any ultrasonic transducer positioned on the surface of the piece - for example, a PZT ceramic or an EMAT. A semianalytical model, the so-called GW modal pencil model, has been developed. It is based on the geometrical acoustic approximation, which makes it particularly efficient from a numerical point-of-view and able to simulate GW propagation over long distances faster than with conventional numerical models. The displacement field is then predicted only at the points of interest. The pencil model can be used to generically deal with multiple reflections of GW on plate edges. It also takes into account plates made of either metallic (isotropic) or composite (anisotropic) materials. The plate can be curved and have continuously variable mechanical properties. The waveforms are obtained in the form of their modal decomposition, which greatly eases their interpretation. Finally, comparisons with a finite element model allow the pencil approach to be validated
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Lei, Lei. "Cold food chain : infrared thermography applied to the evaluation of insulation anomalies in refrigerated vehicles for the transport of food & exploration of cold approach in infrared thermography for non-destructive testing." Doctoral thesis, Université Laval, 2018. http://hdl.handle.net/20.500.11794/31430.
Abstract:
Le coût croissant de l’énergie a fait de l’économie d’énergie une nécessité vitale dans le monde actuel. Un des exemples consiste à “maintenir la chaîne du froid”, c’est-à-dire le transport correct des aliments périssables dans les véhicules réfrigérés, en particulier pour les produits laitiers, la viande et les aliments congelés. Tout en conservant une conservation appropriée des denrées alimentaires, l’ATP (Agreement on Transport of Perishable Foodstuffs) est l’un des accords concernant les essais d’isolation thermique qui déterminent l’adéquation du transport. Le test standard ATP est une procédure pour mesurer l’état isolant des équipements avec une approche globale. Néanmoins, certains défauts locaux dans la structure de l’équipement ne peuvent pas être visualisés dans cette procédure. Dans ce contexte, la technique de thermographie pourrait être particulièrement utile à ces problèmes. Deux exemples de cette application sont présentés dans cette thèse, l’un d’eux se concentre sur la cartographie du flux de chaleur sur la surface externe d’un rouleau-conteneur isolé par la technique de thermographie infrarouge. La seconde tente d’établir une vue panoramique du flux de chaleur sur la surface interne d’un véhicule isolé. Encouragé par les résultats favorables précédents, une exploration de l’approche à froid dans la thermographie infrarouge pour les Tests Non-Destructifs et l’Évaluation est introduite et réalisée dans ce qui suit. Une approche se concentre sur la détection des défauts isolés et des ponts thermiques dans les panneaux de caisses de camions isolés par chauffage à lampe et refroidissement par air, deux moyens d’excitation opposés. L’autre examine un refroidissement à l’azote liquide appliqué à un échantillon d’acier avec des trous à fond plat de différentes profondeurs et tailles. Différentes méthodes de traitement des données et de modélisation et de simulation sont effectuées dans des chapitres connexes.The increasing cost of energy has made energy saving a vital necessity in the current world. One of the examples involves, “Maintaining the cold chain”, which is the correct transport of perishable foodstuffs in refrigerated vehicles, especially for dairy products, meat and frozen foods. In this respect a suitable thermal insulation implemented in refrigerated vehicles is essential for saving energy while maintaining an appropriate conservation of the foodstuffs. ATP (Agreement on Transport of Perishable Foodstuffs) is one of the agreements concerning thermal insulation tests ensuing the suitability of the transport. The ATP standard test is a procedure to measure the insulating status of equipment with a global approach. Nonetheless, some local defects in the structure of equipment cannot be visualized in this procedure. The thermography technique could be particularly helpful for these issues. Two examples of this application are presented in this thesis, one focuses on mapping the heat flux on the external surface of an insulated rollcontainer by infrared thermography technique. The second one attempts to establish a panoramic view of the heat flux on the internal surface of an insulated vehicle. Encouraged by previous favorable results, an exploration of the cold approach in infrared thermography for Non-Destructive Testing & Evaluation is introduced and performed herein. One approach focuses on the detection of insulated flaws and thermal bridges in insulated truck box panels by lamp heating and air cooling, two opposite means of excitation. The other approach investigates the application of liquid nitrogen cooling to a steel specimen with flat-bottom holes of different depths and sizes. Different data processing methods and modeling and simulation are also carried out.
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Nagaso, Masaru. "Etude de la propagation des ultrasons dans un milieu fluide hétérogène en vue de la surveillance en fonctionnement d'un réacteur nucléaire à caloporteur sodium." Thesis, Aix-Marseille, 2018. http://www.theses.fr/2018AIXM0197/document.
Abstract:
Le projet ASTRID, réacteur nucléaire français de 4ème génération refroidi au sodium, est en cours de développement par le CEA. Dans ce projet, le développement de techniques de surveillance est identifié comme un problème majeur pour augmenter la sécurité du réacteur. L'utilisation de techniques de mesure par ultrasons est considérée comme un puissant outil d'inspection en raison de l'opacité du sodium liquide.A l'intérieur d'un circuit de refroidissement, l'hétérogénéité du milieu se produit du fait de l'état d'écoulement complexe, et les effets de cette hétérogénéité sur la propagation des ondes acoustiques ne sont pas négligeables. Ainsi, il est nécessaire d'effectuer des expériences de vérification, sachant que de telles expériences peuvent être des expériences à grande échelle. C'est pourquoi les méthodes de simulation numérique sont essentielles. L'objectif de l'étude de ma thèse est à appliquer la technique numérique des éléments spectraux, qui peut modéliser nos objets d'étude de manière plus précise que les méthodes de simulation plus classiques. Nous étudierons d'abord le potentiel de développement de la thermométrie ultrasonique similaire à celui d'un réacteur rapide refroidi au sodium avec simulation 2D. Un processus aléatoire Gaussien aura appliqué pour générer une fluctuation de la température.Afin d'étudier l'hétérogénéité en 3D et des champs de température plus réalistes dans le milieu, nous effectuerons une seconde étude numérique. Pour représenter l'hétérogénéité du sodium liquide, nous appliquerons un champ de température 4D (3D spatiale et 1D temporelle) calculé par modélisation numérique en dynamique des fluides avec LES réalisée par CEA STMFThe ASTRID project, a french sodium-cooled nuclear reactor of 4th generation, is currently under development by the french alternative energies and atomic energy center (CEA). In this project, development of monitoring techniques is identified as an important issue to improve the plant safety. The use of ultrasonic measurement techniques is regarded as a powerful inspection tool due to the opacity of liquid sodium. Inside a cooling circuit, heterogeneity of the medium occurs because of a complex flow state, and then the effects of this heterogeneity on acoustic wave propagation are not negligible. Thus, it is necessary to carry out verification experiments, and such kind of experiments using liquid sodium may be large-scale. This is a reason why numerical simulation methods are essential. The objective of the study in the thesis is to apply a 3D spectral-element method, that we will show to be suitable to our targets more accurately than more classical numerical simulation methods.We will first study the development potential of ultrasonic thermometry in a liquid fluctuating sodium environment similar to that present in a sodium-cooled fast reactor with 2D simulation. Gaussian random process will be applied to generate fluctuations of temperature. To investigate 3D heterogeneity and more realistic temperature fields in the medium, in a second part of the thesis we will carry out a numerical study for 3D models of the reactor core. To represent the heterogeneity of liquid sodium, a four-dimensional temperature field (three spatial and one temporal dimension) calculated by computational fluid dynamics based on a large-eddy simulation performed by CEA STMF will be applied
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Ahmed, Shamim. "Développement d’une méthodologie robuste d’inversion dédiée au CND par courants de Foucault." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLS043/document.
Abstract:
Ce travail de thèse porte sur l'étude et le développement de stratégies innovantes pour la résolution, basée sur l'utilisation de la simulation et de la théorie de l'apprentissage statistique, de problèmes inverses dans le domaine contrôle non destructif (CND) par méthodes électromagnétiques. L’approche générale adoptée consiste à estimer un ensemble des paramètres inconnus, constituant un sous-ensemble des paramètres décrivant le scénario de contrôle étudié. Dans les cas de CND, les trois applications classiquement visées sont la détection, la localisation et la caractérisation de défauts localisés dans le matériau inspecté. Ce travail concerne d’une part la localisation et la caractérisation des fissures et d’autre part l'estimation de certains paramètres de sonde difficiles à maîtriser ou inconnus. Dans la littérature, de nombreuses méthodes permettant de remonter aux paramètres inconnus ont été étudiées. Les approches d'optimisation standard sont basées sur la minimisation d'une fonction de coût, décrivant l'écart entre les mesures et les données simulées avec un solveur numérique. Les algorithmes les plus répandus se fondent sur des approches itératives déterministes ou stochastiques. Cette thèse considère le problème de l'estimation de paramètres inconnus dans une perspective d'apprentissage statistique/automatique. L’approche supervisée adoptée est connue sous le nom de d’apprentissage par l'exemple (LBE en anglais). Elle se compose d’une première phase, dite hors ligne, pendant laquelle un « modèle inverse » est construit sur la base de la connaissance d’un ensemble de couples entrée/sortie connu, appelé ensemble d’entraînement. Une fois la phase d’apprentissage terminée et le modèle généré, le modèle est utilisé dans une phase dite en ligne pour prédire des sorties inconnues (les paramètres d'intérêt) en fonction de nouvelles entrées (signaux CND mesurés appartenant à un second ensemble dit de test) en temps quasi-réel. Lorsqu’on considère des situations pratiques d'inspection, en raison du grand nombre de variables impliquées, la création d'un modèle précis et robuste n’est pas une tâche triviale (problème connu comme la malédiction de la dimensionnalité). Grâce à une étude approfondie et systématique, l’approche développée dans cette thèse a conduit à la mise en place de différentes solutions capables d’atteindre une bonne précision dans l’estimation des paramètres inversés tout en conservant de très bonnes performances en temps de calcul. Le schéma LBE proposé dans cette thèse a été testé avec succès sur un ensemble des cas réels, en utilisant à la fois des données synthétiques bruitées et des mesures expérimentalesThe research activity of the PhD thesis focuses on the study and development of innovative strategies for the solution of inverse problems arising in the field of Non-Destructive Testing and Evaluation (NDT-NDE), based on the use of statistical learning theory. Generally speaking, the objective of the optimization stage is the retrieval of the unknown parameters within the studied electromagnetic scenario. In the case of NDT-NDE, the optimization problem, in terms of parameters to estimate, is divided into three stages, namely detection, localization and characterization. This work mainly addresses localization and characterization of crack(s) and/or estimation of probe(s) parameters. Unknown parameters, constituting a subset of the parameters set describing the electromagnetic scenario, are robustly estimated using several approaches. Standard optimization approaches are based on the minimization, by means of iterative approaches like stochastic and/or deterministic algorithms, of a cost function describing the discrepancy between measurements and prediction. This thesis considers the estimation problem in a machine learning perspective, adopting well known Learning-By-Example (LBE) paradigm. In a so-called offline phase, a surrogate inverse model is first fitted on a set of known input/output couples, generated through numerical simulations. Then, in a so-called online phase, the model predicts unknown outputs (the parameters of interest) based on new inputs (measured NDT signals) in quasi-real time. When considering practical inspection situations, due to the large number of variables involved (known as curse of dimensionality), obtaining an accurate and robust model is not a trivial task. This thesis carries out a deep and systematic study of different strategies and solutions to achieve simultaneously good accuracy and computational time efficiency in the parameters estimation. Moreover, a particular emphasis is put on the different approaches adopted for mitigating the curse of dimensionality issue. The proposed LBE schema has been tested with success on a wide set of practical problems, using both synthetic noisy data and experimental measurements
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Liu, Zicheng. "Electromagnetic modeling and imaging of damages of fiber-reinforced composite laminates." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLS332.
Abstract:
Mon travail de thèse porte sur la modélisation électromagnétique et l'imagerie de structures périodiques désorganisées. Un certain motif dans une subdivision élémentaire (une "cellule") est répété dans les autres cellules de la structure dans certaines directions de l'espace. Cette répétition est désorganisée par un changement des propriétés des matériaux et/ou géométries des parties constitutives, dans une ou plusieurs cellules. Au premier niveau de modélisation, ces panneaux sont une succession de plaques planes l'une sur l'autre. Chacun se compose d'un agencement linéaire régulier de longs cylindres avec mêmes sections circulaires finies, tous orientés dans la même direction: nous les appelons "fibres", chaque cylindre résultant de l'hypothèse d'un faisceau de fibres de petite taille. Le matériau constitutif des fibres est différent du matériau d'enrobage (matrice) et le renforce. Chaque plaque est constituée de fibres avec différents axes pour assurer la robustesse. Il y a peu ou beaucoup de plaques, avec la répétition d'une petite pile de plaques. Pour les panneaux conducteurs (à base de carbone), l'imagerie est MHz ; pour des panneaux sans pertes ou à faibles pertes (à base de verre), l'imagerie est micro-onde (quelques dizaines de GHz, voire plus, THz). Il pourrait y avoir des cylindres manquants ou déplacés à l'intérieur d'une plaque, avec des changements conséquents dans éventuellement plusieurs cellules, adjacentes ou non. Des dommages locaux peuvent également se produire, entraînant des changements dans la forme ou les propriétés électromagnétiques d'un ou plusieurs cylindres dans une ou plusieurs cellules dans une ou plusieurs plaques. Un caractère aléatoire de la distribution des inclusions pourrait tenir compte des incertitudes de positionnement par rapport aux géométries supposées. Illuminer correctement les structures et la collecte des champs résultant (dans le champ proche espérons-le, peut-être dans le champ lointain) devraient permettre leur imagerie et concourir à leur diagnostic. Ainsi, si une structure périodique sous interrogation est désorganisée, on souhaite imager cette structure tout en prenant soin au mieux de l'information préalable sur la périodicité et la désorganisation, sur les systèmes de détection, et, évidemment, à propos des besoins et des limites de l'essaiMy PhD work is about electromagnetic modeling and imaging of disorganized periodic structures. A certain pattern in an elementary subdivision (a “cell”) is repeated in the other cells of the structure into certain directions of space. This repetition is disorganized by a change of material properties and/or geometries of the constitutive parts, within one or more cells. At first level of modeling, these panels are a succession of planar plates one over the other. Each consists of a regular linear arrangement of long cylinders with same finite circular sections, all orientated into the same direction: we call them “fibers”, each cylinder resulting from the assumption of a bundle of small-size fibers. The constitutive material of the fibers differs from the embedding material (matrix) that they reinforce. Each plate is made of fibers with different axes for sturdiness. There are few or many plates, with repetition of a small stack of plates. For conductive panels (carbon-based), imaging is MHz; for lossless or weakly lossy panels (glass based), imaging is microwave (a few tens GHz, possibly more). There might be missing/displaced cylinders inside a plate, with consequent changes in possibly several cells, adjacent or not. Local damages might occur also, leading to changes in shape or electromagnetic properties of one or more cylinders in one or more cells in one or more plates. Randomness in distribution of the inclusions might account for uncertainties of positioning with respect to assumed geometries. Properly illuminating the structures and collecting the resulting fields (in the near-field hopefully, possibly in the far-field) should allow their imaging and concur to their diagnostics. So, a periodic structure under interrogation is disorganized. One wishes to successfully image the structure while taking care at best of prior information on periodicity and disorganization, on sensing systems, and obviously of needs and limitations of the testing. The PhD benefits from a grant from the Chinese Scholarship Council
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Ciccarone, Charles. "Utilisation d'ondes de surface à l'aide de scanners acoustiques sans contact pour le contrôle non destructif de structures en béton." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2020. http://www.theses.fr/2020ECLI0014.
Abstract:
Ce travail propose une méthode acoustique de contrôle non destructif du béton pour les structures du génie civil. Les ondes utilisées dans cette thèse sont des ondes de surface, car elles ont la propriété de pénétrerle matériau sur une profondeur égale à leur longueur d’onde. L’auscultation du béton est faite à l’aide de deuxscanners : un premier scanner appliquant cette méthode avec des ondes hautes fréquences a été utilisé pourcaractériser la peau d’un béton, tandis qu’un second scanner utilisant des ondes basses fréquences, développé dansle cadre de ce travail, a permis de caractériser un béton sur l’épaisseur d’un mur entier. Afin de déterminer lescapacités et les limites de cette méthode pour le contrôle non destructif du béton, plusieurs pathologies ouconditions environnementales du béton ont été simulées en laboratoire sur des éprouvettes. Ces éprouvettes ontensuite été auscultées de manière non destructive avec les scanners acoustiques, puis de manière destructive avecdes tests matériau. Les pathologies ou conditions en question sont la lixiviation, la délamination, lamicro/macrofissuration du béton, et son état de saturation. La comparaison des résultats nous a permis de conclureque cette méthode et ces scanners sont capables de détecter et déterminer la profondeur d’une lixiviation du béton,de même que pour une délamination au sein de béton, de suivre l’évolution d’un front de saturation au sein d’uncalcaire mais pas encore au sein d’un béton, et de détecter et suivre la contrainte et la microfissuration ainsi quel’évolution de macro fissures, notamment grâce à des mesures automatisées effectuées in situ sur la structure deVeRCoRsThis work proposes a method for the non-destructive testing of concrete for civil engineering structures.This method is based on the emission and reception - when the surface wave has passed through the material - ofacoustic sonic and ultrasonic waves. The waves used in this thesis are surface waves, as they have the property ofpenetrating the material to a depth equal to their wavelength. The auscultation of concrete is done using twoscanners: a first scanner applying this method with high frequency waves was used to characterize the concreteskin, while a second scanner using low frequency waves, developed within the framework of this work, made itpossible to characterize a concrete over the thickness of an entire wall. In order to determine the capabilities andlimitations of this method for the non-destructive testing of concrete, several pathologies or environmentalconditions of concrete were simulated in the laboratory on test specimens. These specimens were then examinednon-destructively with acoustic scanners and destructively with material tests. The pathologies or conditions inquestion were leaching, delamination, micro/macrocracking of the concrete, and its state of saturation. Comparisonof the results allowed us to conclude that this method and these scanners are able to detect and determine the depthof a leaching of concrete, as well as for a delamination within concrete, to follow the evolution of a saturation frontwithin a limestone but not yet within a concrete, and to detect and follow the stress and micro-cracking as well asthe evolution of macro-cracks, in particular thanks to automated measurements carried out in situ on the VeRCoRsstructure
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Kouadio, Thierry. "Thermographie infrarouge de champs ultrasonores en vue de l’évaluation et du contrôle non destructifs de matériaux composites." Thesis, Bordeaux 1, 2013. http://www.theses.fr/2013BOR14824/document.
Abstract:
Les matériaux composites sont largement utilisés dans l'industrie en raison de leur bonne tenue mécanique et de leur faible densité. La diversité des domaines d’application des matériaux composites donne lieu à une grande variété de modes de sollicitation et d’endommagement. De ce fait, l’évaluation de leurs propriétés et le contrôle de leur état présentent un grand intérêt industriel. Dans ce travail, une nouvelle méthode d’évaluation et de contrôle non destructif dite par sonothermographie est explorée. Cette méthode est basée sur l'analyse du champ thermique induit par des ondes ultrasonores de puissance dans les matériaux absorbants tels que les composites. Deux applications complémentaires sont étudiées, d’une part l’évaluation des propriétés thermiques du matériau et d’autre part le contrôle non destructif de structures par thermographie infrarouge. Dans ce cadre, le problème direct de la sonothermographie est résolu numériquement à partir d’un modèle par éléments finis. Ce modèle permet de simuler le champ thermique induit par la propagation d’ondes ultrasonores dans un matériau absorbant dont les propriétés sont connues. Les simulations réalisées permettent de montrer l’applicabilité de la sonothermographie à la détection de défauts. Une nouvelle approche de caractérisation thermique est également développée. Cette approche basée sur la formulation faible de l’équation de conduction de la chaleur permet une estimation robuste de la diffusivité thermique du matériau à partir du champ thermique induit par les ondes ultrasonores de puissance. Des résultats expérimentaux sont présentés pour le cas de plaques mincesThe composite materials are widely used in industry because of their high mechanical resistance and low density. The diversity of composite materials application fields gives rise to a large variety of solicitation and damage conditions. For this reason, the evaluation of their properties and their health monitoring are of great industrial interest. In this work, a new method of evaluation and non-destructive testing named sonothermography is explored. This method is based on the analysis of thermal fields induced by ultrasonic waves in absorbent materials such as composites. Two additional applications are studied: the evaluation of the thermal properties of the material and the non-destructive testing of structures by infrared thermography. In this framework, the direct problem of sonothermography is solved numerically using a model based on the finite element method. This model allows to simulate the thermal field induced by the propagation of ultrasonic waves in absorbent material whose properties are known. The simulations carried out show the applicability of the sonothermography for the detection of defects. An innovative approach for thermal characterization is also developed. This approach based on the weak formulation of the heat conduction equation allows a robust estimate of the thermal diffusivity of the material from the thermal field induced by ultrasonic waves. Experimental results are presented for thin plates
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Thiam, Abdoulahad. "Contribution à l’étude et à l’optimisation du procédé de thermographie active appliquée à la détection de défauts surfaciques." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2017. http://www.theses.fr/2017UBFCK040/document.
Abstract:
Les travaux que nous avons menés concernent la modélisation de l’interaction laser-matière couplée à de la thermographie infrarouge, pour la détection de défauts débouchants et sous-jacents dans des matériaux métalliques. A terme, ce procédé de thermographie se veut être une alternative possible à la magnétoscopie et au ressuage dans le domaine des contrôles non destructifs. Ces travaux se sont déroulés en trois phases. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à la caractérisation des propriétés optiques et thermophysiques des matériaux, pour alimenter le modèle de simulation numérique mais également pour les besoins des mesures de validation du modèle numérique. La deuxième partie de l’étude a permis la mise en place d’un modèle de simulation numérique représentatif de la réalité avec une approche en deux étapes : une première consistant à calculer des champs de températures éléments finis et une seconde à modéliser la caméra de thermographie infrarouge représentatif de celle utilisée dans le projet. Des solutions innovantes ont été utilisées pour obtenir un modèle qui intègre tous les paramètres, avec des temps de calculs faibles. Ce modèle a été ensuite validé par des mesures comparatives des champs de températures numériques et expérimentaux. Enfin, nous nous sommes appuyés sur ce modèle pour rechercher les paramètres optimaux de ce procédé, grâce à la méthode des plans d’expériences numériquesThe aim of this work is the detection of open and subjacent defects in metallic materials using laser-material interaction coupled with infrared thermography. This process is a possible alternative for magnetic particles testing and dye penetrant testing in the field of non-destructive testing. This work is divided into three main parties. At first, we have been interested in the characterization of optical and thermophysical properties of materials we used, in order to have good boundary conditions and also for the needs of temperatures fields measurements for validation. The second part concern the development of a numerical simulation model with two step approach: the first involves modelling temperature field with finite element method and the second details the infrared camera modelling. Innovative solutions were used to obtain model which integrates all parameters, with low time calculation. After validated temperature field, this model allows us to look for the process optimal parameters through numerical experimental designs
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Ciccarone, Charles. "Utilisation d'ondes de surface à l'aide de scanners acoustiques sans contact pour le contrôle non destructif de structures en béton." Thesis, Centrale Lille Institut, 2020. http://www.theses.fr/2020CLIL0014.
Abstract:
Ce travail propose une méthode acoustique de contrôle non destructif du béton pour les structures du génie civil. Les ondes utilisées dans cette thèse sont des ondes de surface, car elles ont la propriété de pénétrerle matériau sur une profondeur égale à leur longueur d’onde. L’auscultation du béton est faite à l’aide de deuxscanners : un premier scanner appliquant cette méthode avec des ondes hautes fréquences a été utilisé pourcaractériser la peau d’un béton, tandis qu’un second scanner utilisant des ondes basses fréquences, développé dansle cadre de ce travail, a permis de caractériser un béton sur l’épaisseur d’un mur entier. Afin de déterminer lescapacités et les limites de cette méthode pour le contrôle non destructif du béton, plusieurs pathologies ouconditions environnementales du béton ont été simulées en laboratoire sur des éprouvettes. Ces éprouvettes ontensuite été auscultées de manière non destructive avec les scanners acoustiques, puis de manière destructive avecdes tests matériau. Les pathologies ou conditions en question sont la lixiviation, la délamination, lamicro/macrofissuration du béton, et son état de saturation. La comparaison des résultats nous a permis de conclureque cette méthode et ces scanners sont capables de détecter et déterminer la profondeur d’une lixiviation du béton,de même que pour une délamination au sein de béton, de suivre l’évolution d’un front de saturation au sein d’uncalcaire mais pas encore au sein d’un béton, et de détecter et suivre la contrainte et la microfissuration ainsi quel’évolution de macro fissures, notamment grâce à des mesures automatisées effectuées in situ sur la structure deVeRCoRsThis work proposes a method for the non-destructive testing of concrete for civil engineering structures.This method is based on the emission and reception - when the surface wave has passed through the material - ofacoustic sonic and ultrasonic waves. The waves used in this thesis are surface waves, as they have the property ofpenetrating the material to a depth equal to their wavelength. The auscultation of concrete is done using twoscanners: a first scanner applying this method with high frequency waves was used to characterize the concreteskin, while a second scanner using low frequency waves, developed within the framework of this work, made itpossible to characterize a concrete over the thickness of an entire wall. In order to determine the capabilities andlimitations of this method for the non-destructive testing of concrete, several pathologies or environmentalconditions of concrete were simulated in the laboratory on test specimens. These specimens were then examinednon-destructively with acoustic scanners and destructively with material tests. The pathologies or conditions inquestion were leaching, delamination, micro/macrocracking of the concrete, and its state of saturation. Comparisonof the results allowed us to conclude that this method and these scanners are able to detect and determine the depthof a leaching of concrete, as well as for a delamination within concrete, to follow the evolution of a saturation frontwithin a limestone but not yet within a concrete, and to detect and follow the stress and micro-cracking as well asthe evolution of macro-cracks, in particular thanks to automated measurements carried out in situ on the VeRCoRsstructure
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Rouge, Clémence. "Modélisation du rayonnement ultrasonore par un traducteur EMAT dans une pièce ferromagnétique." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00942873.
Abstract:
Le but de la thèse est de modéliser la génération d'ondes élastiques ultrasonores émises par EMATs dans une pièce ferromagnétique, modélisation appliquée au domaine du contrôle non destructif (CND). Les traducteurs EMATs combinent deux physiques différentes : électromagnétisme et élastodynamique. L'enjeu est d'intégrer dans la plateforme de simulation CIVA, dédiée notamment aux CND par courant de Foucault et par ultrasons, les éléments de modélisation inhérents à la problématique multi-physique posée. Ces éléments sont multiples et concernent premièrement la modélisation des forces électromagnétiques créées par un EMAT : la force de Lorentz, existant dans tous milieux conducteurs, et les forces d'aimantation et de magnétostriction, spécifiques aux milieux ferromagnétiques. Deuxièmement, la modélisation proposée prend aussi en compte le phénomène de création d'harmoniques, phénomène dû aux différentes forces et traduisant le fait que les fréquences de l'onde ultrasonore émise peuvent être des harmoniques des fréquences du signal d'excitation de l'EMAT. Le modèle de forces et de création d'harmoniques permet de modéliser des situations de contrôle non prises en compte par les modèles de la littérature, notamment lorsque les champs statiques créés par l'EMAT sont faibles ou lorsque le courant d'excitation possède une forte intensité. Enfin, les forces électromagnétiques sont transformées en contraintes surfaciques équivalentes pour correspondre au formalisme des données d'entrée des modèles de rayonnement des ondes élastiques implémentés dans CIVA. L'outil informatique développé permet donc de traiter toute configuration et condition d'utilisation des EMATs, constituant un outil d'optimisation de leur conception. Les caractéristiques électromagnétiques de différents matériaux, données par l'expérience, sont utilisées pour mener diverses études paramétriques.
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Tout, Karim. "Automatic Vision System for Surface Inspection and Monitoring : Application to Wheel Inspection." Thesis, Troyes, 2018. http://www.theses.fr/2018TROY0008.
Abstract:
L'inspection visuelle des produits industriels a toujours été l'une des applications les plus reconnues du contrôle de qualité. Cette inspection reste en grande partie un processus manuel mené par des opérateurs et ceci rend l’opération peu fiable. Par conséquent, il est nécessaire d'automatiser cette inspection pour une meilleure efficacité. L'objectif principal de cette thèse est de concevoir un système d'inspection visuelle automatique pour l'inspection et la surveillance de la surface du produit. L'application spécifique de l'inspection de roues est considérée pour étudier la conception et l'installation du système d'imagerie. Ensuite, deux méthodes d'inspection sont développées : une méthode de détection des défauts à la surface du produit et une méthode de détection d’un changement brusque dans les paramètres du processus d’inspection non stationnaire. Parce que dans un contexte industriel, il est nécessaire de contrôler le taux de fausses alarmes, les deux méthodes proposées s’inscrivent dans le cadre de la théorie de la décision statistique. Un modèle paramétrique des observations est développé. Les paramètres du modèle sont estimés afin de concevoir un test statistique dont les performances sont analytiquement connues. Enfin, l'impact de la dégradation de l'éclairage sur la performance de détection des défauts est étudié afin de prédire les besoins de maintenance du système d'imagerie. Des résultats numériques sur un grand nombre d'images réelles mettent en évidence la pertinence de l'approche proposéeVisual inspection of finished products has always been one of the basic and most recognized applications of quality control in any industry. This inspection remains largely a manual process conducted by operators, and thus faces considerable limitations that make it unreliable. Therefore, it is necessary to automatize this inspection for better efficiency. The main goal of this thesis is to design an automatic visual inspection system for surface inspection and monitoring. The specific application of wheel inspection is considered to study the design and installation setup of the imaging system. Then, two inspection methods are developed: a defect detection method on the product’s surface and a change-point detection method in the parameters of the non-stationary inspection process. Because in an industrial context it is necessary to control the false alarm rate, the two proposed methods are cast into the framework of hypothesis testing theory. A parametric approach is proposed to model the non-anomalous part of the observations. The model parameters are estimated to design a statistical test whose performances are analytically known. Finally, the impact of illumination degradation on the defect detection performance is studied in order to predict the maintenance needs of the imaging system. Numerical results on a large set of real images highlight the relevance of the proposed approach
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Roques, Aurélien. "Imagerie sismique appliquée à la caractérisation géométrique des fondations de pylônes électriques très haute tension." Thesis, Grenoble, 2012. http://www.theses.fr/2012GRENU020/document.
Abstract:
L'imagerie de la proche surface est essentielle en géotechnique car la caractérisation et l'identification des premiers mètres du sol interviennent dans de nombreuses applications de l'aménagement du territoire. Les méthodes classiques d'imagerie sismique sont appréciées car elles sont simples de mise en oeuvre et d'interprétation. Utilisés en génie civil, ces outils ont généralement été développés initialement en prospection pétrolière. La problématique que nous abordons dans ce travail intéresse réseau de transport d'électricité (RTE) ; il s'agit d'identifier la géométrie des fondations de pylônes électriques très haute tension en utilisant des méthodes d'imagerie sismique qui ont fait leurs preuves dans le contexte de la géophysique de gisement. En particulier, nous évaluons les performances de l'inversion de la forme d'onde (FWI) et de la migration par retournement temporel. Nous présentons le principe de ces méthodes que nous mettons ensuite en oeuvre avec un outil basé sur une modélisation de la propagation d'ondes en milieu élastique 2D ; dans ce cadre, le temps de calcul de l'inversion est aujourd'hui raisonnable, ce qui est loin d'être le cas lorsqu'on considère un milieu élastique 3D. Ensuite, nous présentons les résultats d'imagerie sur données synthétiques puis réelles. Concernant les données synthétiques 2D, l'inversion permet d'identifier les dimensions de la fondation à condition que le rapport de vitesse entre la fondation et l'encaissant ne dépasse pas 3. La migration permet quant à elle d'imager de façon satisfaisante des contrastes beaucoup plus élevés. Sur données réelles, les tests que nous avons faits ne permettent pas d'identifier la géométrie de la fondation avec ces méthodes ; en réalisant l'inversion de données synthétiques 3D avec notre outil 2D, nous montrons que le caractère 3D des données est un obstacle important à l'utilisation de notre outil sur des données réelles contenant une forte signature 3D de la structure à imagerNear surface imaging is essential for geotechnics purpose. Characterization and identification of the first layers - between 0 and 10m - of the ground is necessary for many applications of national and regional development. Classical methods of imagery arouse a great interest as they are easy to use. In general, these numerical tools used in civil engineering have been first developped by seismic petroleum companies. The issue we are tackling comes to identifying the geometry of the foundations of very high voltage electric pylons using seismic imagery methods for french electricity transport and network. In particular, we assess the performances of the full waveform inversion and the reverse time migration. First, we explain the principle of these methods and then we implement them with a tool based on 2D modelisation which involves a reasonable computing time, contrary to 3D inversion carried out with today's means. Next, we show imagery results on synthetic and real data. Concerning, synthetic data, inversion makes it possible to identify the dimensions of the foundation as long as the velocity ratio between the foundation and the bedrock does not exceed 3. As to migration, it has good results with even much higher contrasts. Concerning real data, these two methods don't succeed in identifying the geometry of the foundation ; we inverted 3D synthetical data with our tool and show that the 3D property of data is prohibitive to 2D-inversion of real data with such an important 3D signature as the one we get on the foundation data
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Gafsi, Rachid. "Capteurs de contraintes et de perturbations a fibres optiques." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1997. http://www.theses.fr/1997ECAP0509.
Abstract:
Dans ce travail de thèse, nous avons développé et testé deux capteurs à fibres optiques intrinsèques et à modulation d'intensité, pour la mesure des contraintes mécaniques de compression et la détection des perturbations (vibrations, impacts et ondes acoustiques). Le capteur de contraintes est ponctuel. Il est basé sur le couplage de la lumière entre deux fibres optiques multimodes, faiblement fusionnées par la tranche et intégrées dans la résine époxyde. Les contraintes de compression appliquées sur le capteur induisent une augmentation de l'indice de réfraction des fibres optiques et notamment dans la zone de fusion. Ceci a pour effet le couplage de la lumière de la première fibre guidant la lumière a la seconde et qui est proportionnel à la contrainte extérieure appliquée sur le capteur. Ce capteur est dédié à la mesure des fortes valeurs de contraintes, pour les applications dans le domaine du génie civil. Le capteur de perturbations à fibre optique exploite le phénomène des interférences intermodales (bruit modal) dans les fibres optiques multimodes, guidant une lumière cohérente. C'est un capteur distribué et la fibre optique est sensible sur toute sa longueur. En effet, une fibre optique multimode guidant une lumière cohérente présente des fluctuations du déphasage entre les modes, en cas de perturbations. Afin de convertir les fluctuations de phase en une variation d'intensité, nous avons effectué un filtrage spatial, par le raccordement d'une seconde fibre ayant un diamètre du cœur plus petit que celui de la fibre sensible. Ce capteur à été intégré dans les matériaux composites utilisés en construction aéronautique et aérospatiale
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Fnaiech, Emna Amira. "Développement d’un outil de simulation du procédé de contrôle non destructif des tubes ferromagnétiques par un capteur à flux de fuite." Thesis, Paris 11, 2012. http://www.theses.fr/2012PA112311/document.
Abstract:
Le principe du contrôle par flux de fuite magnétique (Magnetic Flux Leakage MFL) consiste à aimanter la pièce à contrôler par un champ magnétique et à détecter à l'aide d'un capteur magnétique les fuites des lignes du champ qui résultent de la présence d'un défaut dans la pièce. Dans le but d'améliorer les performances d'un dispositif de détection, le CEA et la société Vallourec collaborent pour développer un modèle numérique dédié au contrôle virtuel des défauts longitudinaux dans les tubes ferromagnétiques. Le dispositif expérimental comprend un circuit magnétique tournant à une vitesse constante autour du tube qui défile. Dans le cadre de cette thèse, on débute le problème de la modélisation sans tenir compte des effets de la vitesse de rotation, il s'agit donc de résoudre un problème d'électromagnétisme en régime magnétostatique.Pour résoudre ce problème, on propose de comparer une approche semi-analytique basée sur le formalisme des équations intégrales (EI) et une approche purement numérique utilisant les éléments finis (EF).Dans la première partie de cette thèse, après avoir établi le formalisme théorique par EI, un premier modèle considérant des matériaux ferromagnétiques à perméabilité magnétique constante (régime linéaire) a été mis en œuvre en 2D. Ce modèle a été appliqué pour un exemple de système extrait de la littérature et validé numériquement par une comparaison des résultats EI/EF. Pour une meilleure détection, il est opportun de saturer magnétiquement la pièce. Le matériau ferromagnétique est alors caractérisé par une courbe B(H) non-linéaire. Par conséquent, la deuxième partie de la thèse a été consacrée à la mise en œuvre du modèle en régime non linéaire qui tient compte de cette caractéristique.Différentes méthodes de discrétisation ont été étudiées afin de réduire le nombre d'inconnues et le temps de calcul. L'originalité de la thèse réside dans l'utilisation des fonctions d'interpolation d'ordre élevé (polynôme de Legendre) pour une discrétisation des équations intégrales par une approche de type Galerkin. Les premiers essais de validation numérique de ce modèle ont été effectués sur un système MFL simplifié. Des premiers essais de validation expérimentale pour des données obtenues par EF ont été effectués en deux phases : La première a consisté à vérifier le distribution du champ magnétique pour un tube sain et en régime magnétostatique. La deuxième phase a consisté à calculer la réponse d'un défaut dans le tube ferromagnétique en tenant en compte les effets éventuels de la rotation du circuit magnétique par rapport au tubeThe principle of the non destructive testing by magnetic flux leakage (MFL) is to magnetize the part to be inspected by a magnetic field and to detect a flaw thanks to magnetic leakage field lines due to the strong decreasing of the magnetic permeability in the flawed region. In order to improve the performance of detection, the CEA and the Vallourec society collaborate to develop a numerical model dedicated to the virtual NDT of longitudinal defects in ferromagnetic tubes. The experimental system includes a magnetic circuit rotating at a constant speed around the tube to be inspected. The modeling task is started without considering the effects of the rotational speed, so the magnetostatic regime is considered to solve the modeling problem. In the framework of this thesis, we propose to compare a semi-analytical approach based on the formalism of integral equations method (IEM) and a purely numerical approach using finite element method (FEM).In the first part of this thesis, the theoretical formalism was established. A first simple discretization scheme is been implemented in the linear regime considering a constant magnetic permeability. This first numerical model has been validated for a simplified MFL configuration extracted and modified from the literature.For better detection, it is wishable to magnetically saturate the piece under-test. The ferromagnetic material is then characterized by a B(H) curve. Therefore, the second part of the thesis was devoted to the implementation of the model in the non-linear regime that takes into account this non-linear characteristic. Different discretization schemes have been studied in order to reduce the number of unknowns and the computational time. The originality of the thesis lies in the use of basis function of high order (Legendre polynomials) associated to a Galerkin approach for the discretization of integral equations. The first numerical result has been validated on a simplified MFL system. The first results of the experimental validation based on simulated data obtain by FEM have been performed in two steps. The first one consists to verify the distribution of the magnetic field for a ferromagnetic tube without any defect and in the magnetostatic regime. The objective of the second one was to compute the response of the flaw and to evaluate the effects of the rotational speed of the magnetic circuit around the tube
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Caire, François. "Les équations de Maxwell covariantes pour le calcul rapide des champs diffractés par des conducteurs complexes. Application au Contrôle Non Destructif par courants de Foucault." Thesis, Paris 11, 2014. http://www.theses.fr/2014PA112284/document.
Abstract:
Ce travail de thèse a pour objectif de fournir un outil de modélisation rapide de l'interaction d'une source électromagnétique 3D avec une pièce de géométrie ou de propriétés physiques complexes dans le domaine des basses fréquences (régime quasi-statique). La principale application est la simulation d'un procédé de Contrôle Non Destructif (CND) d'une pièce conductrice présentant une surface ou des propriétés physiques perturbées. La plateforme logicielle CIVA, comportant un module dédié à la simulation des procédés de CND par courants de Foucault intègre à l’heure actuelle des modèles semi-analytiques limités aux géométries canoniques : pièces planes, cylindriques. Afin de lever ce verrou, le formalisme des équations de Maxwell covariantes, déjà très utilisé dans le domaine optique pour la caractérisation des réseaux de diffraction (méthode des coordonnées curvilignes) est étendu au régime quasi-statique. L’utilisation d’un nouveau système de coordonnées curvilignes non-orthogonal associé à la géométrie de la pièce conduit à écrire très facilement et de manière analytique les conditions de passage aux interfaces de formes complexes. La résolution numérique des équations de Maxwell sous leur forme covariante est abordée par une approche modale qui repose sur le calcul préalable de solutions propres d’un système d’équations différentielles en absence de source. La représentation des composantes du champ électromagnétique à partir de deux fonctions de potentiels du second ordre (SOVP) ou potentiels de Hertz dans des systèmes de coordonnées canoniques est d’abord étendue au système de coordonnées curvilignes. On obtient alors les expansions modales des composantes covariantes et contra-variantes du champ électromagnétique. Les coefficients de ces expansions modales sont déterminés ensuite en introduisant le champ d’excitation et en imposant les conditions de passage adéquates entre les différents milieux. Cette approche est ensuite couplée d'une part à un algorithme récursif (les paramètres S) afin de prendre en compte la présence d'interfaces internes complexes dans la pièce, et d'autre part à une méthode numérique d'ordre élevé (Méthode pseudo-Spectrale) afin de prendre en compte de façon rigoureuse des variations des propriétés physiques (perméabilité magnétique et/ou conductivité électrique...) du matériau avec la profondeur. La validation de la méthode numérique proposée s’appuie sur des comparaisons avec des données simulées à l'aide d'un logiciel commercial de calcul par éléments finis et des données expérimentales obtenues au laboratoire. En outre, les codes développés ont été intégrés à une version de développement de la plateforme CIVA afin de répondre aux besoins des partenaires dans le cadre du projet européen SIMPOSIUMThis PhD work concerns the development of fast numerical tools, dedicated to the computation of the electromagnetic interaction between a low frequency 3D current source and a complex conductor, presenting rough interfaces and/or conductivity (and/or permeability) variations. The main application is the simulation of the Eddy Current non-destructive testing process applied to complex specimens. Indeed, the existing semi-analytical models currently available in the CIVA simulation platform are limited to canonical geometries. The method we propose here is based on the covariant Maxwell equations, which allow us to consider the physical equations and relationships in a non-orthogonal coordinate system depending on the geometry of the specimen. Historically, this method (cf. C-method) has been developed in the framework of optical applications, particularly for the characterization of diffraction gratings. Here, we transpose this formalism into the quasi-static regime and we thus develop an innovative formulation of the Second Order Vector Potential formalism, widely used for the computation of the quasi-static fields in canonical geometries. Then, we determine numerically a set of modal solutions of the source-free Maxwell equations in the coordinate system introduced, and this allows us to represent the unknown fields as modal expansions in source-free domains. Then, the coefficients of these expansions are computed by introducing the source fields and enforcing the boundary conditions that the total fields must verify at the interfaces between media. In order to tackle the case of a layered conductor presenting rough interfaces, the generalized SOVP formalism is coupled with a recursive algorithm called the S-matrices. On the other hand, the application case of a complex shape specimen with depth-varying physical properties is treated by coupling the modal method we developed with a high-order numerical method: pseudo-spectral method. The validation of these codes is carried out numerically by comparison with a commercial finite element software in some particular configurations. Besides, the homogeneous case is also validated by comparison with experimental data
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Ratsakou, Almpion. "Multi-physical modeling of thermographic inspection methods and fast imaging Fast models dedicated to simulation of eddy current thermography Fast simulation approach dedicated to infrared thermographic inspection of delaminated planar pieces Model based characterisation of delamination by means of thermographic inspection." Thesis, université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPASS002.
Abstract:
L’inspection thermographique est une technique populaire de contrôle non destructif qui fournit des images de distributions de température sur de grandes étendues aux surfaces des pièces testées. Détecter les délaminations entre couches métalliques est le sujet ici. La simulation de ces inspections contribue en effet à compléter les études expérimentales, à évaluer les performances en termes de détection, et à être support d'algorithmes basés sur modèles. On se focalise sur un modèle semi-analytique basé sur un développement tronqué en fonctions propres par région. Le problème est résolu dans le domaine de Laplace en temps, et la distribution de température approximée par un développement sur une base produit tensoriel. Les sources considérées sont des lampes flash, mais aussi des sources courants de Foucault (conduisant à un couplage électromagnétisme et chaleur). La description des délaminages sous forme de minces couches d'air se révèle équivalente à l'introduction d'une résistance superficielle au flux de chaleur permettant le traitement via l'approche modale sans discrétisation supplémentaire. Des calculs complémentaires par des codes commercial (méthode des éléments finis) et interne (technique d'intégration finie) confirment l'exactitude. Puis une grande attention est donnée à l'imagerie et la détection. Une procédure en deux étapes est conçue : débruitage des signaux bruts et détection de tout éventuel défaut en utilisant une reconstruction de signal thermographique conduisant à une haute résolution spatiale et temporelle dans le plan transverse, complété par une détection de frontière, puis optimisation itérative, les résultats de la première étape étant utilisées pour la régularisation d'un schéma moindres carrés afin de caractériser épaisseurs et profondeurs. Tout ce qui précède est illustré par de nombreuses simulations numériques dans des conditions proches de l'applicationThermographic inspection is a popular nondestructive testing (NdT) technique that provides images of temperature distribution over large areas at surfaces of tested workpieces. Detecting delaminations between metallic layers is the matter here. Simulation of these inspections indeed helps to complement experimental studies, evaluate performance in terms of detection and support model-based algorithms. A semi-analytical model based on a truncated region eigenfunction expansion for simulation of thermographic inspection is focused onto. The problem is solved in the Laplace domain w.r.t time, and the temperature distribution approximated by expanding it on a tensor product basis. Considered sources are lamps providing thermal excitation but may also be eddy current sources (leading to a coupled electromagnetic and heat problem). The description of the delaminations as thin air gaps between the workpiece layers proves to be equivalent with introduction of a surface resistance to the heat flow, enabling treatment via the applied modal approach without additional discretisation. Complementary computations by industry (Finite Element Method) and in-house (Finite Integration Technique) codes confirm the accuracy of the developments. Then, much attention is put on imaging and detection. A two-step procedure is devised, first denoising of raw signals and detection of any possible defect using a thermographic signal reconstruction leading to high spatial and temporal resolution in the transverse plane, completed by proper edge detection, second an iterative optimization being employed, with results of the first step used for regularization of a least-square scheme to characterize thicknesses and depths. All the above is illustrated by comprehensive numerical simulations in conditions close to practice
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Zhang, Di. "Transducteurs ultrasonores capacitifs multiéléments à couplage air pour un contrôle non destructif à focalisation dynamique de matériaux : modélisation, simulations numériques et expériences." Thesis, Bordeaux 1, 2013. http://www.theses.fr/2013BOR14893/document.
Abstract:
Cette thèse porte sur le développement d'un traducteur ultrasonore multi-élément capacitif à couplage air (MEACUT) et son utilisation dans le domaine du contrôle non destructif (CND) de matériaux. Un modèle est employé pour simuler numériquement ce traducteur, et pour optimiser sa conception. Un prototype est ensuite fabriqué, puis caractérisé expérimentalement pour quantifier ses performances. Son originalité réside dans le fait qu'il possède une large bande passante en fréquence, tout en offrant la possibilité d'une focalisation variable. Ce prototype est alors employé pour la détection d'un endommagement causé par impact, dans une plaque composite. Il est clairement constaté que la résolution spatiale du procédé d'inspection employé (C-scan) est fortement améliorée grâce aux performances techniques du MEACUT. Enfin, un modèle hybride 3D est développé pour simuler, rapidement et intégralement, ce procédé de CND. Le très bon accord obtenu entre prédictions numériques et mesures expérimentales laisse présager que cet outil de simulation pourra servir à mettre au point d'autres expérimentations de CND, qui pourront à leur tour exploiter les performances du MEACUTThis thesis focuses on the development of a Multi-Element Air-coupled Capacitive Ultrasonic Transducer (MEACUT) and its use in the field of non-destructive testing (NDT) of materials. A numerical model is used to simulate the translator, and to optimize its design. A prototype is then built and experimentally characterized to quantify its performance. Its originality lies in the fact that it has a broad frequency bandwidth while offering the possibility of a dynamic focusing. This prototype is then used for the detection of damage caused by impact, in a composite plate. It is clearly found that the spatial resolution of the inspection process employed (C-scan) is greatly improved thanks to the technical performance MEACUT. Finally, a 3D hybrid model is developed to simulate quickly and fully, the process of NDT. The good agreement obtained between numerical predictions and experimental measurements suggests that this simulation tool can be used to develop other NDT experiments, which may in turn exploit the performance of MEACUT
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Lyonnet, Florian. "Modélisation du Contrôle Non Destructif ultrasonore de tubes métalliques pour l’activité nucléaire : approche 3D, confrontation à l’expérience et prise en compte de différentes géométries de défauts réels." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS566.
Abstract:
En matière de sûreté des réacteurs nucléaires civils, l’enveloppe métallique qui entoure la matière fissile est considérée comme une barrière de confinement primordiale. En fin de fabrication, ces gaines métalliques sont inspectées par plusieurs techniques de Contrôles Non Destructifs (CND) dont un contrôle ultrasonore. Perfectionner l’utilisation de ce contrôle est un enjeu important pour l’entreprise Framatome, aussi bien du point de vue de la qualité que de la productivité. Depuis 2010, Framatome mène un projet de recherche visant à développer un modèle numérique performant du contrôle ultrasonore des tubes gaines. Ce travail de thèse propose un modèle numérique 3D en trois étapes indépendantes avec pour but l’optimisation et la réutilisation de calculs intensifs. Un découplage entre le défaut et la pièce métallique est présenté. Le modèle proposé utilise des méthodes numériques de type semi-analytique et Différences Finies en Domaine Temporel (FDTD) pour réaliser des calculs de référence de la pièce métallique et du défaut. Un code de couplage parallélisé et optimisé est proposé pour reconstruire très rapidement les signaux ultrasonores issus de toutes les combinaisons pièce/défaut possibles. Les performances de ce modèle numérique sont évaluées par comparaison avec des signaux expérimentaux enregistrés sur un banc d’essais automatiséReagrding the safety of civil nuclear installations, the metallic cladding that contains the fissile material has a great significance. Before filling, each tube is controlled by means of an automated ultrasonic inspection. For the French manufacturer Framatome, improving this process can have a positive impact on both quality and productivity. Since 2010, Framatome is conducting a project for the development of a numerical model of its ultrasonic inspection. In this work we propose a 3D model based on three independent steps which allows the re-utilization of optimized calculations. This model is able to simulate the echoes recorded during the inspection of a flawed product. We present a decoupling between the calculation of the flaw diffracted field and the incident field in the pipe. Our model uses both a semi-analytical method and a Finite Difference method to assess the reference computations of several flaws and several control configurations (inspection angle). A highly parallelized coupling code is proposed to reconstruct the echo signals from the reference fields. The improvement in term of computation time is evaluated and the results are compared with experimental results measured on an automated ultrasonic bench
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Recoquillay, Arnaud. "Méthodes d'échantillonnage appliquées à l'imagerie de défauts dans un guide d'ondes élastiques." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLY001/document.
Abstract:
De nombreuses structures utilisées industriellement peuvent être considérées comme des guides d'ondes, comme les plaques, les tuyaux ou encore le rails. La maintenance de ces structures nécessite de pouvoir détecter efficacement des défauts internes par le Contrôle Non Destructif. Nous nous intéressons dans ce manuscrit à l'application d'une méthode d'échantillonnage, la Linear Sampling Method, au CND des guides d'ondes élastiques, qui en particulier impose des sollicitations et des mesures à la surface du guide en régime temporel. La stratégie choisie repose sur une formulation modale et multi-fréquentielle de la LSM, spécifique aux guides d'ondes, qui permet une régularisation efficace et de nature physique du problème inverse, qui est par nature mal posé. Cette stratégie permet par ailleurs une optimisation du nombre et de la position des émetteurs et des récepteurs. Nous nous limitons dans un premier temps au cas scalaire du guide d'ondes acoustiques, pour ensuite s'attaquer au cas vectoriel, et par conséquent plus complexe, du guide d'ondes élastiques.L'efficacité de la méthode inverse est dans un premier temps démontrée sur des données artificielles (obtenues numériquement), puis sur des données réelles obtenues à l'aide d'expériences réalisées sur des plaques métalliques. Ces expériences confirment la faisabilité du CND par méthode d'échantillonnage dans un cadre industriel. Dans le cas où une seule sollicitation est réalisée, l'utilisation de la LSM est exclu. Nous utilisons une approche tout à fait différente et dite "extérieure", couplant une formulation mixte de quasi-réversibilité et une méthode de lignes de niveau, pour reconstruire le défautWidely used structures in an industrial context, such as plates, pipes or rails, can be considered as waveguides. Hence efficient Non Destructive Testing techniques are needed in order to detect defects in these structure during their maintenance. This work is about adapting a sampling method, the Linear Sampling Method, to the context of NDT for elastic waveguides. This context implies that the sollicitations and measurements must be on the surface of the waveguide in a time-dependent regime. A modal and multi-frequency formulation of the LSM, specific to waveguides, has been chosen to solve the problem. This formulation allows an efficient and physical regularization of the inverse problem, which is naturally ill-posed. An optimization of the number of sources and measurements and of their positioning is possible thanks to the methodology used to solve the problem. The scalar case of an acoustic waveguide is considered as a first step, while the vectorial case of an elastic waveguide, more complex by nature, is addressed in a second time.The efficiency of the method is at first tested on artificial data (numerically made), and then on real data obtained from experiments on metallic plates. These experiments show the feasibility of using sampling methods for Non Destructive Testing in an industrial context. In the case when only one sollicitation is available, the LSM can not be applied. A completely different approach is then used, which is called the ``exterior'' approach, coupling a mixed formulation of quasi-reversibility and a level-set method in order to recover the shape of the defect