Prise en compte de milieux fins dans la méthode des éléments finis (MEF) pour la modélisation en contrôle non-destructif (CND) par courants de Foucault (CF) - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2010

Take into account thin regions in the Finite Element Method (FEM) for modeling the eddy currents (EC) non-destructive testing (NDT)

Prise en compte de milieux fins dans la méthode des éléments finis (MEF) pour la modélisation en contrôle non-destructif (CND) par courants de Foucault (CF)

Résumé

Eddy Current (EC) Non-Destructive Testing (NDT) is one of the main techniques to detect surface defects in metal parts. This technique has good sensitivity for detecting defects and for measuring component caracteristic (conductivity, thickness, etc.). However, the measurement may be affected by different influential parameters. It is therefore useful to use more or less complex models to accurately determine the behavior of a CF probe and to characterize it as a function of the various material constitutive changes or geometries of the part under control. The use of models that can give precise information on different types of geometries is essential. Among the various modeling methods, the Finite Element Method (FEM) is well suited to problems with complex geometries. However, if the mesh is made with classical elements, it is difficult to construct an appropriate mesh. In order to overcome this disadvantage, a type of element, called shell element, is applied to the modeling of the NDT by EC with thin regions. During this research, the performance of the shell elements was analyzed, both qualitatively and quantitatively. Dual formulations (magnetic and electrical) were implanted and validated. Compared to the use of a conventional mesh (with simplexes), the use of a mesh with shell elements for the treatment of problems including thin regions has shown a reduction in the number of iterations necessary to reverse the system of equations. This reduction in the number of iterations is mainly due to the improvement in the quality of the problem mesh thanks to the representation of the thin region as a line, in the two-dimensional case, or as a surface, in the three-dimensional case.
Le Contrôle Non Destructif (CND) par Courants de Foucault (CF) est l’une des principales techniques lorsqu’il s’agit du contrôle de pièces métalliques. Cette technique a une bonne sensibilité pour la détection de défauts et pour la mesure de paramètres constitutifs de pièces (conductivité, épaisseur, etc.). Cependant, la mesure peut être affectée par différents paramètres influents. Il est donc utile de recourir à des modèles plus ou moins complexes afin de déterminer, de façon précise, le comportement d’une sonde à CF et de le caractériser en fonction des différents changements constitutifs ou géométriques de la pièce sous contrôle. Le recours à des modèles qui puissent donner des informations precises sur les differents types de geometries est indispensable. Parmi les differentes méthodes de modélisation, la méthode des éléments finis (MEF) est bien adaptée aux problèmes avec des géométries complexes. Cependant, si le maillage est réalisé avec des éléments simpliciaux, la construction d’un maillage approprié s’avère difficil. Afin de surmonter cette inconvénient, un type d’élément, appelé élément coque, est appliqué à la modélisation du CND par CF avec de régions de faible épaisseur. Au cours de cette recherche, les performances des éléments coques ont été analysées, tant au niveau qualitatif que quantitatif. Des formulations duales (magnétique et électrique) ont été implantées et validés. Par rapport à l’utilisation d’un maillage classique (avec des simplexes), l’utilisation d’un maillage avec des éléments coques pour le traitement des problèmes comprenant des régions minces a montré une réduction du nombre d’itérations nécessaires à l’inversion du système d’équations. Cette réduction du nombre d’itérations est due principalement à l’amélioration de la qualité du maillage du problème grâce à la représentation de la région mince comme une ligne, dans le cas bidimensionnel, ou bien comme une surface, dans le cas tridimensionnel.
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Citer

Alejandro Ospina. Prise en compte de milieux fins dans la méthode des éléments finis (MEF) pour la modélisation en contrôle non-destructif (CND) par courants de Foucault (CF). Sciences de l'ingénieur [physics]. Université de Paris Sud, 2010. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-04651981⟩
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