Approches numériques basées sur les ondes pour le contrôle non destructif des assemblages composés de guides d’ondes élastiques rectilignes connectés par des jonctions coudées
Résumé :
Le contrôle non destructif des structures est un enjeu crucial dans le domaine du génie mécanique et du génie civil. Il a pour but de détecter et de prévenir, à un stade précoce, l’apparition de défauts dans une structure. Usuellement, les techniques de contrôle non destructif sont utilisées pour l’analyse des structures élastiques de type guides d’ondes rectilignes (comme par exemple des conduites, avec ou sans fluides internes). La stratégie utilisée pour détecter un défaut consiste alors à générer des ondes guidées et à mesurer la réflexion de ces ondes afin de déterminer la présence, le type et la localisation d’un défaut.
Cependant, ces guides d’ondes rectilignes sont souvent connectés par des jonctions coudées, présentant des caractéristiques géométriques et matérielles pouvant être arbitraires et dont la présence peut grandement influer sur la détection et l’identification des défauts. Du point de vue de la modélisation numérique, les approches basées sur les ondes sont capables de prédire la propagation d’ondes dans des structures rectilignes, homogènes ou périodiques, ainsi que la réflexion et la transmission des onde induites par des jonctions et des défauts. Parmi ces approches, on peut citer la méthode « Wave Finite Element » (WFE), la méthode « Semi-Analytical Finite Element » (SAFE) et la méthode « Spectral Element »
(SE). L’objectif de la thèse sera d’étudier la pertinence de ces méthodes pour identifier les défauts dans des assemblages de guides d’ondes. Dans ce sens, un modèle de matrice de diffusion, décrivant les coefficients de réflexion et de transmission des ondes au niveau des jonctions et des défauts, sera développé et recalé par rapport à des données issues de mesures expérimentales. Les guides d’ondes étudiés concerneront
essentiellement des conduites simple ou multi couches, avec ou sans fluides internes. Un outil (de type toolbox) intégrant données numériques et expérimentales sera proposé. Une procédure d’optimisation du design des jonctions coudées pourra finalement être proposée en vue d’améliorer l’amplitude des signaux temporels réfléchis par les défauts, mesurés en différents points de mesure.
Références :
[1] V. Denis and J.-M. Mencik, “A wave-based optimization approach of curved joints for improved defect detection in waveguide assemblies”, Journal of Sound and Vibration, 465, 2020, 115003.
[2] J.-M. Mencik, “New advances in the forced response computation of periodic structures using the wave finite element (WFE) method”, Computational Mechanics, 54(3), 2014, 789-801.
[3] J.-M. Mencik and M.N. Ichchou, “Multi-mode propagation and diffusion in structures through finite elements”, European Journal of Mechanics – A/Solids, 24(5), 2005, 877-898.
Début de la thèse : Septembre 2020
Salaire : Environ 1420 Euros par mois.
Contacts :
Vivien Denis : vivien.denis@insa-cvl.fr
Jean-Mathieu Mencik : jean-mathieu.mencik@insa-cvl.fr