Caractérisation de défauts dans les milieux multi-diffusants : analyse de la méthode non linéaire d’interférométrie de la coda ultrasonore - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2019

Characterization of defects in multi-scattering medium : analysis of the nonlinear coda wave interferometry method

Caractérisation de défauts dans les milieux multi-diffusants : analyse de la méthode non linéaire d’interférométrie de la coda ultrasonore

Résumé

Coda waves are extremely sensitive to small disturbances of the propagation medium and therefore offer abundant information related to material damages. Recently, a method that combines Nonlinear acoustics and Coda Wave Interferometry (NCWI) has been proposed and applied to several types of materials (glass, mortar and concrete). In this thesis, numerical models (for homogeneous and heterogeneous medias ) are developed using the spectral element method to study the nonlinear acosutic effects highlighted by a pump wave of large amplitude and low frequency. Several parameters are related to the influence of the pump wave: the change of the elastic modulus and the quality factor within an area of Effective Damaged Zone (EDZ), the surface of the EDZ, the presence or absence of cracks within the EDZ, the change of the crack lengths and their number. The aim of numerical modeling is to be able to simulate ultrasonic coda waves in a multiple scattering medium with the presence of different types of non-linearities and to propose numerical models that are useful for the diagnosis and optimization of experimental set-ups. An experimental validation of laws linking damage parameters to NCWI observables is performed on a perforated aluminum plate. The nonlinear effects are caused by the contacts of the threads of a variable number of screws in the plate. NCWI allows the characterization and monitoring of different types of non-linearities: it perfectly answers the needs of Non Destructive Evaluation and Testing for early damage detection in complex materials.
Les signaux de coda issus de diffusion multiple sont extrêmement sensibles aux petites perturbations du milieu de propagation et permettent d’accéder à des informations sur l’endommagement des matériaux. Récemment, une méthode qui combine l’acoustique non linéaire et l’interférométrie de coda (NCWI: Nonlinear Coda Wave Interferometry) a été proposée et appliquée sur plusieurs types de matériaux (verre, mortier et béton). Dans cette thèse, des modèles numériques (pour des milieux homogènes et hétérogènes) sont développés avec la méthode des éléments spectraux pour relier les effets non linéaires observés par la NCWI à des propriétés de l’endommagement comme : le changement du module d’élasticité et du facteur de qualité au sein d’une zone d’endommagement effective (EDZ: Effective Damaged Zone), la surface de l’EDZ, la présence ou non de fissures dans l’EDZ, le changement de la longueur des fissures et leur nombre. L’objectif est de pouvoir simuler les codas hautes fréquences dans un milieu multi-diffusant en présence de différents types de non-linéarité et de proposer des modèles utiles pour le diagnostic et l’optimisation de dispositifs expérimentaux. Une validation expérimentale des lois reliant les paramètres de l’endommagement aux observables NCWI est effectuée sur une plaque d’aluminium percée. Les effets non linéaires sont causés par les contacts des filets d’un nombre variable de vis dans la plaque. NCWI permet la caractérisation et le suivi de non-linéarité, elle répond parfaitement aux besoins d’Évaluation et Contrôle Non Destructifs pour les endommagements précoces dans les matériaux complexes.
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Dates et versions

tel-02881334 , version 1 (25-06-2020)

Identifiants

  • HAL Id : tel-02881334 , version 1

Citer

Guangzhi Chen. Caractérisation de défauts dans les milieux multi-diffusants : analyse de la méthode non linéaire d’interférométrie de la coda ultrasonore. Acoustique [physics.class-ph]. Le Mans Université, 2019. Français. ⟨NNT : 2019LEMA1004⟩. ⟨tel-02881334⟩
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