Développement d'un modèle électromagnétique 3D pour la simulation d'un procédé de contrôle non destructif

par Christophe Reboud

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de Dominique Lesselier.

Soutenue en 2006

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .

mots clés

• Courants de Foucault
• Equations intégrales de volume
• Variante de Galerkin
• Géometrie cylindrique
• B-splines

Résumé

Le contrôle non destructif (CND) par courants de Foucault (CF) prend une place importante dans de nombreux secteurs industriels comme celui de la sidérurgie. Le développement d'outils de simulation dédiés au CND apporte une aide précieuse à l'optimisation des chaînes de contrôle. Le Centre de Recherche Vallourec (CEV) et le service CEA-SYSSC ont collaboré dans le cadre de ce travail de thèse afin de développer des modèles répondant à des besoins de modélisation spécifiques. L'approche des équations intégrales de volume et le formalisme des dyades de Green ont été adoptés afin d'obtenir des résultats précis avec un temps de calcul compatible avec des procédures d'optimisation ou d'inversion de données. Un modèle rapide incluant plusieurs fonctionnalités a été développé pour la simulation du contrôle de tubes non magnétiques par différentes géométries de sondes externes. Des défauts tridimensionnels en forme de rainures et de trous à fond plat ont notamment été modélisés. Les différents développements ont été validés expérimentalement et ont ensuite été intégrés au sein de la plate-forme logicielle CIVA dédiée au CND. Les équations intégrales établies sont résolues à l'aide de la variante de Galerkin de la méthode des moments en utilisant dans un premier temps des fonctions de projection uniformes et constantes par morceaux. Un schéma de discrétisation basé sur des B-splines non-uniformes de degré 1 ou 2 a été introduit de s'affranchir de certaines limitations en mémoire. Ceci constitue un apport original par rapport à la littérature existante et permet d'envisager la simulation de configurations de contrôle plus complexes.

Titre traduit

Development and validation of a simulation tool dedicated to eddy current non destructive testing of tubes

Résumé

Eddy current testing (ECT) is widely used in industrial fields such as iron and steel industry. Dedicated simulation tools provide a great assistance for the optimisation of ECT processes. CEA and the Vallourec Research Center have collaborated in order to develop a simulation tool of ECT of tubes. The volume integral method has been chosen for the resolution of Maxwell equation in a stratified medium, in order to get accurate results with a computation time short enough to carry out optimisation or inversion procedures. A fast model has been developed for the simulation of ECT of non magnetic tubes using specific external probes. New flaw geometries have been modelled: holes and notches with flat bottom. Validations of the developments, which have been integrated to the CIVA platform, have been carried out using experimental data recorded in laboratory conditions and in industrial conditions, successively. The integral equations derived are solved using the Galerkin variant of the method of moments with pulse functions as projection functions. In order to overcome some memory limitations, other projection functions have been considered. A new discretisation scheme based on non-uniform B-splines of degree 1 or 2 has been implemented, which constitutes an original contribution to the existing literature. The decrease of the mesh size needed to get a given accuracy on the result may lead to the simulation of more complex ECT configurations.