Contribution à la simulation du CND par courants de Foucault en vue de la caractérisation des fissures débouchantes

Ce travail de thèse relève du domaine du Contrôle Non destructif (CND) par courants de Foucault (CF) dans ses aspects expérimental et de modélisation. Il a pour but essentiel l élaboration d une stratégie d évaluation et de mise au point d outils logiciels et matériels permettant une meilleure analyse des signaux provenant d un capteur à courants de Foucault en vue de la caractérisation des fissures débouchantes présentes dans des pièces "critiques" de matériaux conducteurs. Il s inscrit dans le cadre général de la caractérisation des fissures par courants de Foucault. Dans ce contexte et afin de situer le travail dans un cadre plus général, on se place dans le cas où le matériau contenant la fissure peut présenter une conductivité électrique et (ou) une perméabilité magnétique non identifiée et un revêtement d épaisseur inconnue. Des modèles directs en 2D et 3D éléments finis de la formulation magnétodynamique en potentiels vecteur magnétique et scalaire électrique déduite des équations de Maxwell sont développés pour la modélisation du système (matériau+fissure+bobine). Des algorithmes type simplex et réseau de neurones sont élaborés pour la résolution du problème inverse dans le but d obtenir une caractérisation complète de la fissure débouchante. Nous validons les modèles développés (direct et inverse) par confrontation à des données obtenues à partir d une compagne d expériences réalisées au laboratoire, en utilisant des bobines connues et des pièces étalons comportant des fissures bien identifiées, ce qui permet la détermination de la morphologie de la fissure débouchante : position, forme, dimensions. Finalement et sur la base des approches développées, nous établissons une stratégie de contrôle en vue de la caractérisation complète des fissures débouchantes.The work of the present thesis falls within the field of Non Destructive Testing (NDT) by eddy current (EC) in its experimental and modeling aspects. Its main purpose is the development of an evaluation strategy and the elaboration of software and hardware tools for better analysis of signals from an eddy current sensor for the characterization of surface cracks in "critical" parts of conducting materials. It fits into the general framework for the characterization of cracks by eddy currents. In this context and in order to place the work in a more general framework, we consider cracks containing material that unidentified electrical conductivity and (or) magnetic permeability with an unknown coating thickness. Direct models in 2D and 3D finite element magnetodynamic formulation using magnetic vector and electric scalar potentials deduced from Maxwell equations are developed for modeling the system (material + crack + coil). Simplex and neural networks algorithms are developed for solving the inverse problem in order to obtain a complete characterization of the surface crack. We validate the developed models (direct and reverse) by comparing data obtained from a set of laboratory experiments, using known coils and standard parts with clearly identified cracks, which allows the determination of the morphology of the surface crack : position, shape and dimensions. Finally, and based on the developed approaches, we establish a control strategy for a complete characterization of surface cracks.NANTES-BU Sciences (441092104) / SudocSudocFranceF

A smart eddy current sensor dedicated to the nondestructive evaluation of carbon fibers reinforced polymers

This paper propose a new concept of an eddy current (EC) multi-element sensor for the characterization of carbon fiber-reinforced polymers (CFRP) to evaluate the orientations of plies in CFRP and the order of their stacking. The main advantage of the new sensors is the flexible parametrization by electronical switching that reduces the effort for mechanical manipulation. The sensor response was calculated and proved by 3D finite element (FE) modeling. This sensor is dedicated to nondestructive testing (NDT) and can be an alternative for conventional mechanical rotating and rectangular sensors