Contribution à la modélisation de systèmes de contrôles non destructifs par courants de Foucault : application à la caractérisation physique et dimensionnelle de matériaux de l'aéronautique

par Vincent Doirat

Thèse de doctorat en Électronique et génie électrique

Sous la direction de Javad Fouladgar et de Gérard Berthiau.

Soutenue en 2007

à Nantes .


  • Résumé

    La structure d’un avion est constituée de grandes tôles en aluminium ou en composite. Lors du formage de ces tôles, différents défauts peuvent apparaître. A travers ce mémoire, M. Doirat contribue au développement de modèles de simulations ainsi qu’à la conception de capteurs pour détecter ces défauts. Il étudie le cas de tôles d’aluminium étirées sur des gabarits en fonte ferritique dont l’étirage diminue l’épaisseur. Par ailleurs, la relaxation mécanique engendre également un entrefer entre le gabarit et la tôle étirée. Un moyen de quantifier simultanément l’épaisseur de la tôle et l’entrefer est élaboré. A cette fin, est disposé un ensemble de bobines ultrafines entre la fonte et la tôle étirée. La mesure de l’impédance de chaque bobine fournit alors des informations qui sont utilisées dans un algorithme d’inversion de données développé autour d’un modèle analytique. La quantification de l’entrefer par ce système apporte des résultats satisfaisants. Néanmoins, l’évaluation de l’épaisseur est plus difficilement visible par le biais de cette technique. Il est envisagé alors de disposer un capteur muni d’un pot ferritique au dessus de la tôle étirée. La valeur de son impédance est analysée. Un modèle basé sur la méthode des circuits couplés est développé. Il permet de prendre en compte les effets de peau et de proximité dans la bobine. Pour finir, une ouverture sur la modélisation en éléments finis 3D de plaques de matériaux hétérogènes et anisotropes est présentée. L’homogénéisation des propriétés électromagnétiques précède la formulation en éléments coques anisotropes. La variation de la résistance du capteur en présence de la plaque sert de source d’information.

  • Titre traduit

    Contribution to the eddy current non destructive testing modelisation case studyof the physical and geomitrical caracterisation of aeronautic material


  • Résumé

    The structures of planes are constituted of large metal sheets made of aluminium or composite materials. When these sheets are being formed, several flaws may appear. Through this work, we contribute to the development of models and to the conception of sensors which can detect these flaws. We study the case of aluminium sheets drawn out on ferritic cast iron matrix. This process reduces the thickness of the sheet. Moreover, it generates a gap between the matrix and the aluminium sheet. In order to measure the thickness and the gap simultaneously, we use several ultra-thin coils between the cast iron and the aluminium sheet. The coil impedances are used whit an analytical inverse algorithm to obtain information about the thickness or the gap. This system gives satisfying results with regards to the measurement of the gap. The measurement of the thickness is nevertheless more difficult to apprehend with this technique. We therefore use a sensor with a ferrit core above the aluminium sheet. Its impedance is analysed with a model based upon the coupled circuits method. Moreover, this model enables us to take into account both skin and proximity effects in the coil. To complete this work, a 3D Finite Element model with heterogeneous and anisotropic materials is presented. A preliminary homogenization stage of electromagnetic properties precedes an anisotropic shell elements formulation. The sensor resistance variation with regards to the composite sheet is used as information.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (180 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. f. 175-180. Index

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université de Nantes. Service commun de la documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2007 NANT 2089
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