Méthode hybride "intégrales de Fourier / éléments finis de frontière" pour l'étude de l'interaction d'un faisceau ultrasonore avec un défaut situé dans un multicouche

par Nacera Bedrici-Frai

Thèse de doctorat en Mécanique avancée

Sous la direction de Philippe Gatignol.

Soutenue en 2008

à Compiègne .


  • Résumé

    Les techniques ultrasonores jouent un rôle important dans la détection de défauts dans le cadre du contrôle non destructif (CND) des matériaux. Sur le plan théorique, des études ont été développées pour résoudre le problème de la diffusion des ondes élastiques par un défaut. Certaines méthodes, dites approximatives, donnent des résultats sous forme analytique mais elles restent limitées au cas des hautes fréquences et des défauts de géométrie simple. Plus récemment, des méthodes numériques comme la méthode des éléments finis de frontière (BEM), via l'utilisation de la fonction fondamentale, ont été appliquées pour résoudre le problème de l'interaction des ondes avec des défauts de géométrie quelconque. Si le défaut se trouve dans un milieu en présence d'interfaces infinies séparant des milieux différents, la méthode BEM n'est pas facilement applicable vue la difficulté à exprimer la fonction fondamentale correspondante. L'objet de ce travail de thèse est de simuler à travers une méthode hybride "Intégrales de Fourier BEM" une expérience telle qu'un contrôle en immersion, en prenant en compte le champ acoustique émis par le transducteur dans le fluide d'immersion, l'interaction avec les interfaces infinies et la diffusion par le défaut (ou par plusieurs défauts). En géométrie bidimensionnelle et en régime monochromatique, on modélise le champ incident en le décomposant en ondes planes en utilisant une transformation de Fourier spatiale. L'interaction du champ incident avec le défaut est traitée par une méthode d'éléments finis de frontières (BEM) en écrivant les conditions aux limites du problème sur la frontière du défaut. La traversée des interfaces planes infinies séparant le fluide d'immersion du milieu élastique est traitée en ondes planes après décomposition du champ diffusé par le défaut. Les interactions successives du champ ultrasonore avec le défaut et avec les interfaces nécessitent la mise en œuvre d'une méthode itérative faisant appel à cette méthode hybride pour chaque itération.

  • Titre traduit

    Hybrid method Fourier integrals / boundary element method for interaction of ultrasonic beam with a defect situated in a plate


  • Résumé

    The control by ultrasonic technics plays a very interesting role in the detection of faults within the non-destructive evaluation domain. Several methodologies have been presented up-to-date to solve the scattering of elastic waves by defects. The so-called approximate methods are able to provide analytical solutions but are limited to the cases of simplified geometries or high excitation frequencies. In the last years, numerical methods, like the Boundary Element Method (BEM) via the introduction of the fundamental function, have been widely used to solve the problem of propagation and interaction of waves in a medium with defects of any arbitrary shape. If the defect is situated in an infinite interface between two different media, the BEM method becomes coercive and the corresponding fundamental function does not exist. The aim of this thesis is to simulate an experience of control by immersion, taking into account the acoustic field emitted by the transducer into the external fluid, the interaction with the infinite boundary and the scattering by the defaults, using the hybrid method of the Fourier Integrall BEM. For the particular case of two-dimensional geometries and monochromatic excitation, one can modellize the incident pressure field as a decomposition in plane waves using the spatial Fourier transform. The interaction between the incident field and the defect is solved by the Boundary Element Method (BEM), applied to the defect surface. The infinite interfaces between the immersion fluid and the elastic medium are passed through by a plane wave decomposition of the scattered field by the defect. The successive interactions of the ultrasonic field with the defect and with the interfaces require the implementation of an iterative method that uses the proposed hybrid method at each iteration.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (136 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 52 réf.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université de Technologie de Compiègne. Service Commun de la Documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2008 BED 1732
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.