Jury

Résumé :

La méthode Ultrasons-Laser constitue une approche importante et intéressante pour le Contrôle Non Destructif de structures (CND) sans contact. L’objectif de cette thèse est d’optimiser cette méthode pour améliorer la détection et la caractérisation des défauts par ondes acoustiques de surface, en modifiant la forme de la source thermoélastique via celle du faisceau laser de génération. Nous avons présenté les principales caractéristiques de la propagation des ondes de Rayleigh dans un milieu homogène et isotrope et développé un modèle numérique basé sur la méthode des éléments finis afin de simuler la génération des ondes ultrasonores par deux réseaux de sources linéiques distincts. Ce modèle a aussi permis d’analyser l’interaction ondes-défauts dans différentes configurations. Sur le plan expérimental, la forme de la source laser a été modifiée en utilisant divers dispositifs optiques. Différents réseaux de sources thermoélastiques ont été étudiés aux travers des ondes de Rayleigh excitées et de leurs interactions avec divers défauts débouchants dans un échantillon d’aluminium. Nous avons notamment montré qu’il était possible d’exciter facilement et simultanément des ondes de Rayleigh quasi-monochromatiques et impulsionnelles. Ceci permet d’améliorer la détection et la caractérisation de défauts au regard des spectres fréquentiels ainsi obtenus. Différents défauts artificiels ont été considérés et l’analyse de la propagation des ondes de Rayleigh réfléchies et transmises par ces derniers a permis de mettre en évidence l’intérêt des dispositifs optiques étudiés. Les résultats obtenus à partir des différentes configurations expérimentales ont clairement montré les avantages de chacune d’entre elles pour le CND de la structure concernée.

Abstract :

Laser Ultrasonics method is an important and interesting approach to non contact Non-Destructive Testing of structures. The aim of this thesis is to optimize this method for improving the detection and characterization of defects using surface acoustic waves, by modifying the shape of the thermoelastic source via that of the generating laser beam. We have presented the main characteristics of Rayleigh waves propagation in a homogeneous and isotropic medium, and developed a numerical model based on the finite element method to simulate the generation of ultrasonic waves by two distinct arrays of line sources. The model was also used to analyze waves-defects interaction in different configurations. Experimentally, the shape of the laser source was modified using various optical devices. Different arrays of thermoelastic sources were studied in terms of excited Rayleigh waves and their interactions with various open defects in an aluminum sample. In particular, we have shown that quasi-monochromatic and pulsed Rayleigh waves can be excited easily and simultaneously. This makes it possible to improve defect detection and characterization with regard to the frequency spectra thus obtained. Various artificial defects have been considered and the analysis of the propagation of Rayleigh waves reflected and transmitted by these defects has demonstrated the interest of the optical devices studied. The results obtained from the various experimental configurations clearly demonstrated the benefits of each for the NDT of the structure concerned.