Propagation acoustique en guides fluides et solides à parois rugueuses : formulation intégrale pour ondes de pression, de cisaillement et de Lamb - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2010

Acoustic propagation in fluid and solid waveguides with rough surfaces: integral formulation for pressure waves, SH waves and Lamb waves

Propagation acoustique en guides fluides et solides à parois rugueuses : formulation intégrale pour ondes de pression, de cisaillement et de Lamb

Résumé

Analysing the wave propagation in rough waveguides, in the frame of Non Destructive Testing (NDT), opens the way to several applications such as the characterization of surfaces of materials or of adhesive properties, the detection of the corrosion or of the surface defects, and so on. The aim of this work, taken in this context, is to present a method for analysing the effects of roughness of boundaries (fluid or solid waveguides) on the propagation of acoustic guided waves, with a practical view to the characterization of the roughness. The scattering from rough boundaries leads to modal coupling, i.e. energy transfer between modes created or not by sources, namely eigenmodes for pressure waves (fluid waveguides) and SH waves (solid waveguides), Lamb modes in solid waveguides. As regards fields characterized either by a scalar behaviour (pressure or SH waves) or by a vectorial behaviour (Lamb waves), the effects of the roughness are described in a new derivation from an integral representation of the scalar propagation equations, where the Green's functions chosen plays an important role. The relations between the acoustic fields (pressure fields or elastic fields) and the roughness profiles are discussed for any kind of roughness, drawing particularly the attention to periodic profiles because they allow more advanced analysis. The relation between the Power Spectral Density (PSD) of the roughness profile and the energy reflexion/transmission coefficients of the guided modes is provided; results are compared to those obtained from experiments conducted for this purpose.
Dans le cadre du contrôle non destructif, l'étude de la propagation d'ondes dans des guides rugueux ouvre la voie à diverses applications, telles la caractérisation de l'état de surface d'un matériau ou de la qualité d'un collage dans une structure assemblée, la détection d'effets de corrosion ou d'imperfections d'usinages, ... Dans ce contexte, l'étude menée au cours de cette thèse porte sur l'analyse des effets de rugosité de frontières de guides d'ondes fluides ou solides sur la propagation des ondes acoustiques, en vue, en pratique, de caractériser cette rugosité. Le processus de diffusion sur des rugosités de parois se traduit par des couplages modaux, transferts d'énergie entre modes créés ou non par des sources, modes propres pour ondes de pression en fluides ou pour ondes SH en solides, modes de Lamb en guides solides. Qu'il s'agisse de champs à caractère scalaire (en fluide ou ondes SH en solide) ou vectoriel (ondes de Lamb), un modèle nouveau, qui repose sur une formulation intégrale des équations scalaires de propagation, est mis en œuvre, modèle dans lequel le choix des fonctions de Green joue un rôle prépondérant. Les relations entre champs acoustiques (de pression ou élastiques) et profils de rugosité ont été étudiées pour tous types de rugosité, mais plus particulièrement pour des rugosités périodiques qui permettent des analyses plus avancées. La relation entre les densités spectrales de puissance (DSP) des profils de rugosité et les coefficients de réflexion et de transmission en énergie des modes guidés est établie ; certains résultats obtenus ont été comparés à ceux d'expériences réalisées à cet effet.
Fichier principal
Vignette du fichier
Thesis_TVB_final.pdf (7.17 Mo) Télécharger le fichier
Loading...

Dates et versions

tel-00534139 , version 1 (08-11-2010)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00534139 , version 1

Citer

T. Valier-Brasier. Propagation acoustique en guides fluides et solides à parois rugueuses : formulation intégrale pour ondes de pression, de cisaillement et de Lamb. Acoustique [physics.class-ph]. Université du Maine, 2010. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00534139⟩
285 Consultations
1298 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More