Author: François Vacher
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Languages : fr
Pages : 248
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Ce travail de thèse a consisté à exploiter les qualités de capteurs magnétiques innovants afin de réaliser des sondes à courants de Foucault. Des outils de modélisation ont été utilisés pour concevoir et optimiser ces sondes. Ce travail a abouti à la réalisation de deux sondes. La première présente une haute résolution spatiale de 100μm grâce à l'exploitation des petites dimensions de capteurs magnétorésistifs. Cette sonde compte 22 éléments. Les performances de détection obtenues ont dépassés les limites des sondes classiques : des défauts de 50x50x50μm3 ont ainsi été détectés avec un bon rapport signal sur bruit. La seconde sonde exploite la bonne sensibilité des magnétoimpédances afin de détecter des défauts profonds sous 8mm de ligament. Ce travail constitue une des premières applications des magnétoimpédances au contrôle non destructif. Des procédures de traitement du signal ont été mises en oeuvre afin d'améliorer les performances de cette sonde. Les caractéristiques des sondes réalisées, en terme de résolution spatiale comme en terme de détection, ont permis de dépasser les performances des sondes classiques et ouvrent ainsi de nouvelles perspectives d'application pour la technique des courants de Foucault
Author: Chiara Zorni
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Languages : fr
Pages : 105
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Author: Rimond Hamia
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Languages : fr
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Ces dernières années, les performances des capteurs magnétiques à haute sensibilité ont considérablement évoluées. Grâce à leurs performances intrinsèques (sensibilité, bruit, bande passante, dynamique ...) ces capteurs offrent de nouvelles perspectives pour le développement des systèmes de Contrôle Non Destructif par Courant de Foucault. Une partie importante de ce mémoire vise à étudier, analyser et améliorer les performances des systèmes de CND par CF utilisant des magnétomètres à base de GMR et développés au sein de l'equipe Electronique. Les performances ont été étudiées et analysées en détail vis-à-vis des différents paramètres du système de détection. Un modèle numérique 3-D basé sur la méthode des éléments finis a été utilisé afin de réaliser cette étude. Les résultats des simulations ont conduit à l'amélioration de certains paramètres du système de détection, comme le RSB, la résolution spatiale et la fréquence d'excitation. Les systèmes développés possèdent d'excellentes performances (notamment un bon RSB et une grande dynamique de mesure) et offrent la capacité de détecter des défauts enfouis à grande profondeur. Une autre partie importante de mes travaux a été consacrée à la détection de défauts orientés. Une méthode d'excitation originale reposant sur le principe d'un champ magnétique tournant a été développée. Elle consiste à utiliser deux inducteurs filaires perpendiculaires parcourus par des courants alternatifs dont les amplitudes sont modulées de façon adéquate afin de créer des courants induits d'orientation ajustable dans les zones inspectées. Les résultats montrent que le système est capable de qualifier simplement l'orientation du défaut détecté en analysant le champ magnétique induit dans la pièce testée à l'aide de classiques courbes de Lissajous.
Author: A.. Philippe
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Languages : fr
Pages : 64
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Author: RIADM.. ZORGATI
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LE CONTROLE NON DESTRUCTIF PAR COURANTS DE FOUCAULT EST FONDE SUR UNE ANALYSE DES SIGNAUX. UN DIAGNOSTIC S'AVERE DELICAT DANS CERTAINS CAS. DES AUTEURS ONT PROOSE L'IMAGERIE PAR COURANTS DE FOUCAULT COMME MOYEN COMPLEMENTAIRE DE DIAGNOSTIC. AVEC UNE REPRESENTATION INTEGRALE DES CHAMPS, UN PROBLEME DIRECT EST DEFINI, RESOLU PAR LA METHODE DES MOMENTS ET SA SOLUTION VALIDEE PAR COMPARAISON A DES DONNEES EXPERIMENTALES ET NUMERIQUES. LE PROBLEME INVERSE, DE TYPE DIFFUSION, EST D'ABORD ETUDIE AVEC UNE TECHNIQUE DE TOMOGRAPHIE PAR DIFFRACTION QUE NOUS MODIFIONS EN REMPLACANT LE FORMALISME DE FOURIER PAR CELUI DE LAPLACE. EN RAISON DES DIFFICULTES D'INVERSION, NOUS PROPOSONS UNE METHODE SOUS-OPTIMALE NE TENANT COMPTE QUE PARTIELLEMENT DE L'ATTENUATION. LE SUJET EST ENSUITE ABORDE PAR LE BIAIS DES EQUATIONS INTEGRALES DE FREDHOLM DE PREMIERE ESPECE A NOYAU DE CONVOLUTION. APRES DISCRETISATION, LE PROBLEME EST RESOLU PAR INVERSION GENERALISEE DANS UN CADRE DE REGULARISATION DETERMINISTE PUIS PAR FILTRAGE DE KALMAN DANS UN CADRE DE REGULARISATION STOCHASTIQUE. FINALEMENT, NOUS PRESENTONS DES IDEES CLES POUR LES DEVELOPPEMENTS FUTURS DE L'IMAGERIE PAR COURANTS DE FOUCAULT
Author: Abla Dahia
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La technique du contrôle non destructif (CND) par courants de Foucault (CF) est une solution envisageable pour caractériser l'état de contraintes dans un matériau magnétique. En effet, les propriétés magnétiques d'un matériau magnétique dépendent sensiblement de l'état de contraintes et, par ailleurs, les CF dépendent de la perméabilité magnétique. La technique des CF est potentiellement intéressante comparée à d'autres méthodes de CND, telles que la diffraction des rayons X, car elle est simple à mettre en œuvre, automatisable et peu coûteuse. Dans l'objectif de permettre in fine l'identification inverse de l'état de contraintes, un modèle prédisant l'évolution du signal fourni par un capteur à CF en fonction de l'état de contraintes du matériau ferromagnétique contrôlé a été élaboré dans cette thèse. Ceci implique la mise en place d'une double modélisation. D'une part, l'effet des contraintes sur la perméabilité magnétique a été modélisé par un modèle de comportement magnéto-élastique simplifié dérivé d'une approche multi-échelle. Cette approche permet de décrire la perméabilité magnétique d'un matériau soumis à un chargement multiaxial, en incluant notamment les effets d'anisotropie induite. D'autre part, un modèle reposant sur la méthode des éléments finis a été développé afin de prédire le signal fourni par un capteur à CF en fonction de la perméabilité anisotrope du matériau inspecté. Afin de valider la démarche de modélisation, un protocole expérimental de caractérisation magnétique et par CF a été mis en place. Les résultats de mesure obtenus présentent un bon accord qualitatif avec la modélisation, en l'absence de tout étalonnage. Une procédure d'étalonnage s'appuyant sur une mesure sous contraintes est nécessaire pour atteindre un accord quantitatif. Le modèle développé pourrait être utilisé pour concevoir des sondes à CF idoines et identifier les conditions opératoires optimales pour l'estimation de contraintes dans les matériaux magnétiques. Les procédures d'inversion à mettre en œuvre restent cependant un défi à relever.
Author: DENIS.. PREMEL
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LE PROBLEME TRAITE EST CELUI DE LA MISE EN UVRE D'UN PROCEDE D'IMAGERIE TOMOGRAPHIQUE PAR COURANTS DE FOUCAULT, CAPABLE DE FOURNIR LA CARTOGRAPHIE QUANTITATIVE DE LA CONDUCTIVITE RELATIVE D'UN MILIEU CONDUCTEUR NON FERROMAGNETIQUE. L'APPLICATION CHOISIE CONCERNE LE CONTROLE NON DESTRUCTIF DES TUBES PAR COURANTS DE FOUCAULT. LA RESOLUTION D'UN TEL PROBLEME NECESSITE SA FORMULATION EN TERMES DE PROBLEME INVERSE. POUR CELA, NOUS CONSTRUISONS, TOUT D'ABORD, UN MODELE NUMERIQUE DE RESOLUTION DU PROBLEME DIRECT QUE NOUS VALIDONS ENSUITE PAR UNE CONFRONTATION ENTRE LES DONNEES QU'IL FOURNIT ET LES DONNEES OBTENUES EXPERIMENTALEMENT OU CALCULEES PAR UN CODE DE CALCULS AUX ELEMENTS FINIS. LA GEOMETRIE CYLINDRIQUE DU PROBLEME QUE NOUS AVONS CHOISIE EXIGE DE RESOUDRE UNE EQUATION DE FREDHOLM DE PREMIERE ESPECE DONT LE NOYAU EST INVARIANT PAR TRANSLATION SUIVANT L'AXE DE MESURE. LE CARACTERE MAL-POSE DU PROBLEME INVERSE RESULTANT EXIGE LA PRISE EN COMPTE D'UNE INFORMATION A PRIORI POUR REGULARISER LA SOLUTION. APRES LA DISCRETISATION DU MODELE, NOUS PROPOSONS UNE APPROCHE BAYESIENNE DE LA REGULARISATION POUR RESOUDRE LE SYSTEME D'EQUATIONS LINEAIRES OBTENU. CETTE APPROCHE NOUS PERMET, CONTRAIREMENT A LA PLUPART DES METHODES D'INVERSION EXISTANTES, DE CHOISIR DES FONCTIONNELLES DE REGULARISATION APPROPRIEES A L'OBJET A RECONSTRUIRE ET DE FOURNIR DES MOYENS POUR ESTIMER LES HYPERPARAMETRES DU PROBLEME. NOUS AVONS ETABLI PAR DES CONSIDERATIONS PHYSIQUES UNE LOI A PRIORI PLUS SPECIFIQUE A NOTRE PROBLEME ET AVONS PROPOSE UNE PROCEDURE ITERATIVE DE RECONSTRUCTION QUI ESTIME LES HYPERPARAMETRES DU PROBLEME EN MEME TEMPS QUE LA SOLUTION. L'INTERET ET L'EFFICACITE DE LA METHODE PROPOSEE SONT DEMONTRES PAR DES RESULTATS DE RECONSTRUCTION A PARTIR DES DONNEES SIMULEES ET EXPERIMENTALES
Author: Laroussi Bettaieb
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Pages : 236
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Ce travail de thèse est consacré à l'étude des courants de Foucault dans les applications de Contrôle Non Destructif (CND). L’utilisation des CF est un moyen très fiable, rapide, peu coûteux et particulièrement bien approprié pour tester les structures métalliques largement utilisées dans le domaine de l’aéronautique. Une partie importante de ce mémoire est consacré aux deux principaux aspects du CND par CF: la modélisation et l’instrumentation. Plusieurs méthodes analytiques ont été développées. Sur le plan de l’instrumentation, une optimisation englobant tous les éléments de la chaîne de mesure a été effectuée. Deux capteurs magnétiques ont été utilisés : le SQUID et la sonde à effet Hall. Le premier présente une très grande sensibilité (4,5V/μT); son inconvénient est la distance (12,8mm) qui le sépare de la surface de l’échantillon. Le deuxième est largement moins sensible que le SQUID (5mVμT) ; mais son avantage est sa proximité avec l’échantillon (1mm). Nous avons montré que l’utilisation de la sonde à effet Hall peut être parfois plus intéressante que celle du SQUID. Une autre partie importante est consacrée à l’étude du phénomène de fatigue mécanique. Une méthode analytique originale basée sur le principe de la corrélation entre ce phénomène et les propriétés électriques a été développée. En effet, la fatigue est considérée comme une cause d’augmentation de la résistivité électrique dans la zone endommagée. Nous avons également étudié le problème inverse, c'est-à-dire l’attribution des valeurs de résistivités locales à différents points d’une structure préalablement soumise à une fatigue répartie à partir des valeurs de composantes Bz du champ induit mesurées.
Author: Emna Amira Fnaiech
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Le principe du contrôle par flux de fuite magnétique (Magnetic Flux Leakage MFL) consiste à aimanter la pièce à contrôler par un champ magnétique et à détecter à l'aide d'un capteur magnétique les fuites des lignes du champ qui résultent de la présence d'un défaut dans la pièce. Dans le but d'améliorer les performances d'un dispositif de détection, le CEA et la société Vallourec collaborent pour développer un modèle numérique dédié au contrôle virtuel des défauts longitudinaux dans les tubes ferromagnétiques. Le dispositif expérimental comprend un circuit magnétique tournant à une vitesse constante autour du tube qui défile. Dans le cadre de cette thèse, on débute le problème de la modélisation sans tenir compte des effets de la vitesse de rotation, il s'agit donc de résoudre un problème d'électromagnétisme en régime magnétostatique.Pour résoudre ce problème, on propose de comparer une approche semi-analytique basée sur le formalisme des équations intégrales (EI) et une approche purement numérique utilisant les éléments finis (EF).Dans la première partie de cette thèse, après avoir établi le formalisme théorique par EI, un premier modèle considérant des matériaux ferromagnétiques à perméabilité magnétique constante (régime linéaire) a été mis en œuvre en 2D. Ce modèle a été appliqué pour un exemple de système extrait de la littérature et validé numériquement par une comparaison des résultats EI/EF. Pour une meilleure détection, il est opportun de saturer magnétiquement la pièce. Le matériau ferromagnétique est alors caractérisé par une courbe B(H) non-linéaire. Par conséquent, la deuxième partie de la thèse a été consacrée à la mise en œuvre du modèle en régime non linéaire qui tient compte de cette caractéristique.Différentes méthodes de discrétisation ont été étudiées afin de réduire le nombre d'inconnues et le temps de calcul. L'originalité de la thèse réside dans l'utilisation des fonctions d'interpolation d'ordre élevé (polynôme de Legendre) pour une discrétisation des équations intégrales par une approche de type Galerkin. Les premiers essais de validation numérique de ce modèle ont été effectués sur un système MFL simplifié. Des premiers essais de validation expérimentale pour des données obtenues par EF ont été effectués en deux phases : La première a consisté à vérifier le distribution du champ magnétique pour un tube sain et en régime magnétostatique. La deuxième phase a consisté à calculer la réponse d'un défaut dans le tube ferromagnétique en tenant en compte les effets éventuels de la rotation du circuit magnétique par rapport au tube.
Author: Vianney Real
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Cette thèse a trait au Contrôle Non Destructif par courants de Foucault. L'objet est de développer de nouvelles méthodes de calcul de la variation d'impédance d'une bobine émettrice placée au-dessus d''une plaque conductrice contenant ou non des fissures. Les approches standards les plus robustes nécessitent le maillage par éléments finis volumiques, ce qui peut entraîner des coûts de calculs et de stockage élevés. Dans ces travaux, une géométrie idéalisée, donc simplifiée, est considérée permettant d'envisager une résolution du problème en choisissant de l'appréhender comme un problème de transmission sur l''interface entre le conducteur et l''air ambiant contenant la bobine. Dans le cas d''un conducteur non fissuré, une méthode d'approximation de la variation d'impédance d'une bobine placée à la surface de la plaque est développée. Sa mise en œuvre nécessite uniquement l''inversion de systèmes linéaires creux, diminuant ainsi le coût de calcul et de stockage. Dans le cas d'un conducteur contenant une fissure, la fissure est prise en compte à l'aide d''une densité fictive de courant. Une fois le problème ainsi formulé, la difficulté revient au calcul de la charge fictive. Une méthode de calcul de la charge fictive de courant dans le cas de conducteurs ayant une conductivité élevée est proposée. Cette méthode s'appuie sur des développements asymptotiques pour des nombres d'onde grands.
