Développement d'un modèle pour le contrôle non destructif par courants de Foucault de structures rivetées en aéronautique PDF Download
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Author: Séverine Paillard
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Languages : en
Pages : 155
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Book Description
One of the Eddy Current Testing issues in aeronautics is the inspection of fastened structures to detect flaws nearby rivets which can grow because of mechanical stress. EADS and the CEA LIST have started a collaborative work with the support of the Île-de-France Region to develop a simulation tool of EC fastened structures testing, integrated to the CIVA platform, aimed at conceiving testing methods, optimizing and qualifying it. The volume integral method using the Green dyadic formalism has been chosen in order to get a fast resolution of Maxwell equations. A first milestone was to build a simulation model of multilayer structures testing, thanks to the use of the multilayer Green dyads. Because of the rivet volume, 60 times bigger than the one of a typical flaw, a large number of discretization cells are needed. Therefore an iterative method has been developed in order to numerically solve large calculation zones. Finally, the flaw response simulation mostly has to cope with a scale issue between the size of the rivet and the one of the flaw, the latter being much smaller in a direction than the former. The whole model has been experimentally validated and compared to other simulation models (finite elements method, semi-analytical model and potential formulation) at the important development steps: multilayer configuration, iteration resolution, and flaw signature.
Author: Séverine Paillard
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Languages : en
Pages : 155
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One of the Eddy Current Testing issues in aeronautics is the inspection of fastened structures to detect flaws nearby rivets which can grow because of mechanical stress. EADS and the CEA LIST have started a collaborative work with the support of the Île-de-France Region to develop a simulation tool of EC fastened structures testing, integrated to the CIVA platform, aimed at conceiving testing methods, optimizing and qualifying it. The volume integral method using the Green dyadic formalism has been chosen in order to get a fast resolution of Maxwell equations. A first milestone was to build a simulation model of multilayer structures testing, thanks to the use of the multilayer Green dyads. Because of the rivet volume, 60 times bigger than the one of a typical flaw, a large number of discretization cells are needed. Therefore an iterative method has been developed in order to numerically solve large calculation zones. Finally, the flaw response simulation mostly has to cope with a scale issue between the size of the rivet and the one of the flaw, the latter being much smaller in a direction than the former. The whole model has been experimentally validated and compared to other simulation models (finite elements method, semi-analytical model and potential formulation) at the important development steps: multilayer configuration, iteration resolution, and flaw signature.
Author: Vincent Doirat
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Languages : fr
Pages : 360
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La structure d’un avion est constituée de grandes tôles en aluminium ou en composite. Lors du formage de ces tôles, différents défauts peuvent apparaître. A travers ce mémoire, M. Doirat contribue au développement de modèles de simulations ainsi qu’à la conception de capteurs pour détecter ces défauts. Il étudie le cas de tôles d’aluminium étirées sur des gabarits en fonte ferritique dont l’étirage diminue l’épaisseur. Par ailleurs, la relaxation mécanique engendre également un entrefer entre le gabarit et la tôle étirée. Un moyen de quantifier simultanément l’épaisseur de la tôle et l’entrefer est élaboré. A cette fin, est disposé un ensemble de bobines ultrafines entre la fonte et la tôle étirée. La mesure de l’impédance de chaque bobine fournit alors des informations qui sont utilisées dans un algorithme d’inversion de données développé autour d’un modèle analytique. La quantification de l’entrefer par ce système apporte des résultats satisfaisants. Néanmoins, l’évaluation de l’épaisseur est plus difficilement visible par le biais de cette technique. Il est envisagé alors de disposer un capteur muni d’un pot ferritique au dessus de la tôle étirée. La valeur de son impédance est analysée. Un modèle basé sur la méthode des circuits couplés est développé. Il permet de prendre en compte les effets de peau et de proximité dans la bobine. Pour finir, une ouverture sur la modélisation en éléments finis 3D de plaques de matériaux hétérogènes et anisotropes est présentée. L’homogénéisation des propriétés électromagnétiques précède la formulation en éléments coques anisotropes. La variation de la résistance du capteur en présence de la plaque sert de source d’information.
Author: Houda Zaidi
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Languages : fr
Pages : 0
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Ce travail de thèse porte sur le développement d'outils de modélisation pour le contrôle non destructif (CND) par courants de Foucault (CF). Il existe actuellement une tendance à la mise en œuvre de capteurs souples qui représentent une solution pertinente pour inspecter des pièces ayant une surface complexe. L'objectif principal de cette thèse est l'élaboration de techniques permettant la modélisation de ce type de capteurs au sein de la méthode des éléments finis (MEF).Lors de la modélisation d'un capteur souple avec la MEF, trois problématiques se manifestent. La première concerne le maillage des milieux fins qui apparaissent dans ce type de configuration (distance capteur-pièce contrôlée, bobine plate, revêtement fin...). Le maillage de ces régions par des éléments simpliciaux peut poser des problèmes numériques (éléments déformés quand un maillage grossier est considéré et grand nombre d'inconnues quand un maillage fin est utilisé). La deuxième problématique concerne le déplacement du capteur. Si les différents sous-domaines géométriques (air, pièce, capteur...) sont convenablement remaillés pour chaque position du capteur, le temps total pourra être pénalisant. La troisième problématique relative à la modélisation d'un capteur souple porte sur l'imposition du courant dans des bobines déformées.Une comparaison de différentes approches nous a conduit à retenir la méthode overlapping, qui permet de considérer simultanément des milieux fins avec maillages non-conformes. Cette méthode permet d'effectuer le recollement de deux surfaces non planes et/ou de géométries différentes. La méthode overlapping a été implantée dans deux formulations duales (magnétique et électrique) en 2D et 3D intégrées dans le code de calcul DOLMEN (C++) du LGEP. La méthode overlapping a été validée pour la prise en compte de plusieurs types de régions minces (air, milieux conducteurs, milieux magnétiques, bobines plates...). La modélisation des capteurs souples nécessite aussi l'implantation d'une technique permettant d'imposer correctement les courants dans un inducteur de forme arbitraire. Une technique a été sélectionnée et programmée, d'abord pour des bobines classiques (volumiques) déformées puis pour des bobines plates flexibles. Afin de valider les développements réalisés, différentes configurations de test ont été traitées et les résultats comparés avec des solutions de référence analytiques ou expérimentales.
Author: Patrice BRUCK
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Languages : fr
Pages : 248
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Author: Thanh-Long Cung
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ISBN: 9783346257918
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Languages : fr
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Author: Abdoulaye Ba (Auteur d'une thèse en Génie électrique).)
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Languages : fr
Pages : 0
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À différents stades du cycle de vie du matériau composite, les méthodes de Contrôles Non Destructifs (CND) permettent de caractériser son état d'intégrité. Elles jouent un rôle indispensable dans le contrôle de la qualité et dans la gestion des risques. Les principales exigences du CND sont la capacité de détecter et de discriminer les défauts de différentes natures, le dimensionnement précis des défauts, l'inspection et l'interprétation rapide et fiable, la capacité d'inspection des structures de formes complexes. En regard à ces besoins, les matériaux composites de natures très complexes (hétérogénéité, anisotropie forte et multi-couches) posent encore des problèmes pour les méthodes actuelles de CND. Les travaux présentés dans cette thèse s'inscrivent dans le cadre du projet européen NDTonAIR et portent sur le développement d'une plateforme de modélisation multi-physique et multi-échelle pour le CND des matériaux composites à fibres de carbone par les techniques des courants de Foucault et thermographie inductive. Ils visent à améliorer les codes de calcul par éléments finis en 3D de l'IREENA. Le développement de tels outils de simulation se heurte à des problématiques de modélisation difficiles liées notamment à la nature complexe des structures des composites et la nécessité d'utiliser des fréquences électromagnétiques élevées (jusqu'à quelques Mégahertz) afin d'injecter suffisamment de puissance dans ces matériaux très peu conducteurs. Dans les précédents travaux à l'IREENA, le temps de calcul des simulations est important, lié à la présence de conducteurs massifs exposés à un champ électromagnétique de fréquence élevée. C'est dans cette logique que nous proposons dans ce travail de thèse, une approche par éléments finis en 3D associés aux impédances de surface avec courant et tension imposés, dans le but de réduire les temps de simulations. Les outils numériques développés, ont été validés par une confrontation des résultats de simulations avec une solution analytique. Ils permettent aussi de concevoir un inducteur massif. L'identification de l'orientation des fibres de carbone dans un composite par la technique des courants de Foucault est également exploitée dans ces travaux.
Author: Luis Alejandro Ospina Vargas
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Languages : fr
Pages : 142
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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 (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. Les travaux présentés dans cette thèse traitent de la modélisation du CND par CF avec la méthode des éléments finis (MEF). La MEF est bien adaptée aux problèmes avec des géométries complexes. Cependant, si le maillage est réalisé avec des éléments simpliciaux, il pourra être difficile de trouver un maillage approprié s'il existe des zones minces. Afin de surmonter ces inconvénients, un type d'élément, appelé élément coque, est appliqué à la modélisation du CND par CF avec de régions de faible épaisseur (ex : lift-off, bobines plates). Différentes analyses ont été effectuées afin d'évaluer les performances des éléments coques. Deux formulations duales (magnétique et électrique) ont été implantées. Deux exemples ont été validés : la modélisation du lift-off et celle de bobines circulaires plates. 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. Les différentes applications mises en œuvre participent à l'élargissement des applications des éléments coques dans la modélisation électromagnétique.
Author: Audrey Vigneron
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Languages : fr
Pages : 213
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Cette thèse s'inscrit dans le contexte de la simulation numérique pour le contrôle non destructif (CND) par courants de Foucault et concerne le calcul des champs électromagnétiques induits par un capteur émetteur dans une pièce saine. Ce calcul constitue la première étape de la modélisation complète d'un procédé de contrôle dans la plateforme logicielle CIVA développée au CEA LIST. Aujourd'hui les modèles intégrés dans CIVA sont restreints à des pièces de géométrie canonique (calcul modal) ou axisymétriques. La demande de configurations plus diverses et complexes nécessite l'introduction de nouveaux outils numériques de modélisation. En pratique les capteurs peuvent être constitués d'éléments aux propriétés physiques et aux formes variées. Quant aux pièces à contrôler, elles sont conductrices et peuvent contenir des éléments diélectriques ou magnétiques. Du fait des différents matériaux présents dans une même configuration, différents régimes de modélisation (statique, quasi-statique, voire dynamique) peuvent cohabiter. Sous l'hypothèse de travail de milieux à propriétés linéaires, isotropes et homogènes par morceaux, l'approche par équations intégrales de surface (SIE) permet de ramener le problème volumique à un problème surfacique équivalent. Cependant les formulations SIE usuelles pour le problème de Maxwell souffrent en général d'un problème de robustesse numérique pour certains cas asymptotiques, en particulier à basse fréquence. L'objectif de cette étude est de déterminer une version stable pour une gamme de paramètres physique typique du CND. C'est dans ce cadre qu’un schéma itératif par blocs basé sur une décomposition liée à la physique du problème est proposé. Ce schéma est précis et bien conditionné pour le calcul des champs primaires. Une étude asymptotique du problème intégral de Maxwell est de plus effectuée. Celle-ci permet de formuler le problème intégral de l'approximation courants de Foucault comme une forme asymptotique de celui de Maxwell.
Author: Alexandra Christophe-Argenvillier
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Languages : fr
Pages : 0
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Cette thèse vise à développer et à évaluer une méthode de décomposition de domaine avec recouvrement dans le cadre de la modélisation du contrôle non destructif (CND) par courants de Foucault (CF). L'objectif d'une telle approche consiste à éviter le remaillage systématique de l'intégralité du domaine d'étude lors du déplacement de l'un de ses éléments constitutifs(par exemple, déplacement de la sonde CF au dessus de la pièce contrôlée). Plus précisément, il s'agit de concevoir une méthode de décomposition de domaine avec recouvrement qui s'appuie sur la théorie apportée par la méthode des éléments finis avec joints. En plus de s'affranchir de la contrainte d'une interface d'échange invariante avec le mouvement, la technique décrite dans ce travail réalise des transferts d'information réciproques entre les domaines. Cette étude présente les résultats théoriques ainsi que numériques liés à la simulation magnétodynamique. Par ailleurs, l'intérêt d'une telle méthode est illustré par des applications sur des configurations bidimensionnelles de CND par CF.
Author: Marion Gabarrou
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
Cette thèse développe une méthode de faisceau non convexe pour la minimisation de fonctions localement lipschitziennes lower C1 puis l'applique à des problèmes de synthèse de lois de commande structurées issus de l'industrie aéronautique. Ici loi de commande structurée fait référence à une architecture de contrôle, qui se compose d'éléments comme les PIDs, combinés avec des filtres variés, et comprenant beaucoup moins de paramètres de réglage qu'un contrôleur d'ordre plein. Ce type de problème peut se formuler dans le cadre théorique et général de la programmation non convexe et non lisse. Parmi les techniques numériques efficaces pour résoudre ces problèmes non lisses, nous avons dans ce travail, opté pour les méthodes de faisceau, convenablement étendues au cas non convexe. Celles-ci utilisent un oracle qui, en chaque itéré x, retourne la valeur de la fonction et un sous-gradient de Clarke arbitraire. Afin de générer un pas de descente satisfaisant à partir de l'itéré sérieux courant, ces techniques stockent et accumulent de l'information, dans ce que l'on appelle le faisceau, obtenu à partir d'évaluations successives de l'oracle à chaque pas d'essai insatisfaisant. Dans cette thèse, on propose de construire le faisceau en décalant vers le bas une tangente de l'objectif en un pas d'essai ne constituant pas un pas de descente satisfaisant. Le décalage est indispensable dans le cas non convexe pour préserver la consistance, on dit encore l'exactitude, du modèle vis à vis de l'objectif. L'algorithme développé est validé sur un problème de synthèse conjointe du pilote automatique et de la loi des commandes de vol d'un avion civil en un point de vol donné et sur un problème de synthèse de loi de commande par séquencement de gain pour le contrôle longitudinal dans une enveloppe de vol.
