Détection et étude de la perturbation dûe à un défaut dans la paroi d'un réservoir cylindrique sous pression

par Hocine Sahed

Thèse de doctorat en Génie mécanique

Sous la direction de Fernand Parsy.

Soutenue en 1995

à Valenciennes .


  • Résumé

    L’expérience a montré que la présence d'un défaut peut modifier considérablement les caractéristiques mécaniques d'une structure et dans certains défavorables, la rendre critique. Le défaut peut souvent être détecté par l'observation de ses effets sur un champ extérieur appliqué. Pour cela, plusieurs techniques non-destructives (rayons x, ultrasonores, etc. ) ont été développées. L’objectif de notre travail est l'analyse théorique de la détection d'un défaut et du problème de singularité posé dans un réservoir cylindrique, à pression. Ce mémoire présente les deux aspects du problème. En contrôle non destructif, la détection par émission acoustique et par diffraction d'ondes élastiques est analysée. Dans le premier cas, la position physique et mathématique est donnée. De la solution (existence et unicité) est déduite l'expression du champ émis (contraintes/déplacement), en un point d'observation dans la zone lointaine du milieu de propagation. Par contre, dans le second cas, on se ramène à une équation intégrale de diffraction d'une onde élastique par un défaut, dans un milieu élastique, isotrope infini. A partir de la formulation en fréquence, le problème variationnel est bien posé, dans un espace Sobolev, lié à l'énergie élastique. Ensuite, on aborde le problème de singularité posé par le défaut dans le réservoir cylindrique à pression. En utilisant le principe de superposition, la théorie des coques nous permet de traduire ce problème en problème mixte aux valeurs limites. Par le biais de la transformation intégrale de Fourrier, un système intégral de Fredholm est obtenu. L’analyse asymptotique et la résolution permettent la caractérisation de l'état perturbé du réservoir et de déterminer ainsi les différents paramètres du champ singulier. Enfin, une approche énergétique est utilisée pour construire un critère de stabilité du réservoir défectueux.

  • Titre traduit

    Detection and study of the perturbation caused by a flaw in the wall of pressurized cylindrical tank


  • Résumé

    This dissertation deals firstly with a theorical analysis of flaw detection and secondly with the singularity problem in a cylindrical, pressurized vessel (tank). Flaw detection by acoustic emission and elastic waves scattering is discussed within the context of non-destructive inspection. Firstly, the position of the physical and mathematical problem is given. From the solution (Existence and Uniqueness), we express the radiated field (displacement/stress), in a zone far away from the propagation medium. Secondly, under some assumptions about the tank, we consider an infinite, isotopic , elastic medium. Hence, using Fourier transforms, an integral equation is obtained for an elastic wave scattering. We discuss some type of problems. In the framework of Sobolev space, an alternative formulation is well posed. Thirdly, our last interest is in the perturbation problem due to a defect in the cylindrical tank. Within the shell theory, we reduce the problem to a mixed boundary value problem. Using an inverse integral transform, a Fredhom system of integral equations is established. Thus, the asymptotic analysis and the resolution allow us to characterize the perturbed state of the vessel and to determine the parameters of singular fields. A stability criterion, with an energetic approach, is built in order to flaw propagation in the tank. Finally, some subjects for further research in this domain of investigation are suggested : The behavior of a vessel under propagation crack conditions; The oscillations during the process of crack propagation; State of the vibration mode in the vessel perturbed by a flaw; Theoretical study on the conditions of the arrest, initiation, bifurcation of the crack.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (149 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. f.128-133.

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  • Bibliothèque : Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis. Service commun de la documentation. Site du Mont Houy.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 904896 TH
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