Modélisation de la propagation ultrasonore en milieu complexe : application au contrôle non destructif et à la caractérisation de la porosité dans les matériaux composites stratifiés

par Nicolas Dominguez

Thèse de doctorat en Physique. Acoustique

Sous la direction de Vincent Gibiat.

Soutenue en 2005

à Toulouse 3 .

mots clés

• Ultrasons
• Contrôle non destructif
• Modélisation
• Porosité
• Matériaux composites
• Atténuation ultrasonore
• Problèmes inverses
• Propagation d'ondes
• Imagerie
• Retournement temporel
• Temps-fréquence
• Gradient topologique
• Différences finies
• Ultrasons
• Ondes -- Propagation -- Modèles mathématiques
• Traitement du signal -- Techniques numériques
• Son -- Propagation
• Porosité -- Mesure
• Essais par ultrasons
• Composites -- Qualité -- Contrôle

Résumé

L'inspection ultrasonore de pièces composites est une problématique d'importance au regard de l'utilisation croissante de ces matériaux dans l'industrie aéronautique. La porosité est habituellement évaluée à travers une mesure d'atténuation qui mène à l'estimation d'un taux global de porosité. Cependant la répartition spatiale des pores est également une donnée d'importance. Une méthode numérique modélisant la propagation des ondes élastiques en milieu complexe a été implémentée. L'inspection ultrasonore de composites renfermant de la porosité maîtrisée peut, en particulier, être simulée. Parallèlement une méthode inverse permettant de reconstruire la position et la forme de défauts a été développée. L'interprétation physique de cette méthode a révélé une analogie avec la physique du retournement temporel. Les résultats d'imagerie présentés montrent l'efficacité de la méthode dans diverses configurations. D'autre part des résultats d'analyse temps-fréquence-énergie montrent la possibilité de détecter des zones poreuses localisées dans l'épaisseur du matériau.

Titre traduit

Modelling elastic wave propagation in complex media : application to the not destructive investigation and characterization of porosity in stratified composite materials

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