Génération d'ondes acoustiques par micro-ondes impulsionnelles

par Emmanuel Guilliorit

Thèse de doctorat en Sciences physiques et de l'ingénieur. Mécanique

Sous la direction de Bernard Hosten.

Soutenue en 2001

à Bordeaux 1 .

mots clés

• Contrôle non destructif
• Microondes
• Ondes élastiques
• Thermoélasticité
• Viscoélasticité
• Matériaux -- Propriétés électromagnétiques

Résumé

Un modèle théorique unidimensionnel est développé pour prédire les ondes acoustiques générées par micro-ondes impulsionnelles dans un matériau stratifié viscoélastique. La génération d'ondes est provoquée par la brusque dilatation thermique sous l'effet de l'absorption des micro-ondes. Pour commencer, l'élévation de température est supposée connue de façon empirique (profil linéaire ou exponentiel). La résolution du problème inverse permet d'évaluer les caractéristiques viscoélastiques du matériau constitutif. Une série d'essais réalisés sur différents types de matériaux, soit peu absorbants (barreau de PVC, composite 1D), soit très absorbants (fibres de bois avec différentes teneurs en eau) prouvent l'efficacité de la méthode pour la détermination des modules viscoélastiques. La distribution de température est ensuite modélisée en fonction des caractéristiques électromagnétiques et thermiques du matériau irradié, à partir des équations de Maxwell. Les simulations montrent que, dans certains cas, des interférences électromagnétiques engendrent des oscillations mécaniques à haute fréquence. Une méthode indirecte permet de mesurer la permittivité complexe de matériaux faiblement absorbants, en plus de leurs caractéristiques viscoélastiques. Le modèle, étendu au cas des matériaux stratifiés uniaxes, met bien en évidence l'importance de la polarisation de l'onde électromagnétique incidente. Les premières applications de la méthode. Pour le contrôle non destructif sans contact des matériaux ouvrent de nouvelles voies dans le domaine de l'imagerie et la détection de défauts dans les structures, ou bien pour les contrôles d'adhésion.

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