Thèse soutenue

Contribution à l'étude de la génération d'ondes de Lamb par transducteurs piézoélectriques intégrés : Application à la modélisation de matériaux sensibles

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Auteur / Autrice : Emmanuel Moulin
Direction : Christophe Delebarre
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Electronique
Date : Soutenance en 1999
Etablissement(s) : Valenciennes

Résumé

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Les matériaux composites, utilisés abondamment en aéronautique, offrent des avantages certains et bien connus (faible masse volumique, bonnes propriétés mécaniques). Ils ont cependant le gros défaut d'être très sensibles aux impacts et sont susceptibles de subir des dégradations critiques du fait de leur environnement hostile. Le contrôle-santé de ces matériaux est donc d'une importance capitale. Les politiques actuelles de maintenance aéronautique imposent des contrôles réguliers qui immobilisent périodiquement les avions pendant de longues périodes. L’objectif final des recherches effectuées dans le cadre de cette thèse est donc de remplacer à terme ces périodes d'inspection par des contrôles permanents des matériaux en cours de fonctionnement normal. La solution proposée est l'utilisation de transducteurs piézoélectriques intégrés (collés en surface ou insérés). Les ondes ultrasonores générées de cette manière, dites ondes de Lamb, sont capables de se propager sur longues distances et d'interagir avec les défauts types des structures considérées. La propagation des ondes de Lamb étant en général multimode, il apparait que la possibilité de sélectionner les modes générés est un aspect important du problème. Or, la génération par transducteurs miniatures ne permet pas cette sélection de façon triviale. Aussi, une technique de modélisation adaptée à ce type de système a-t-elle été développée. Cette technique, exploitant une approche couplée méthode des éléments finis - développement en modes normaux, permet de prévoir les ondes de Lamb générées, en fonction des paramètres du transducteur et de la plaque. En plus de validations numériques, les résultats expérimentaux préliminaires ont permis de vérifier la faisabilité technologique de ce type de système, et de valider en partie cette modélisation. Des exemples pratiques d'application de la méthode pour les cas du transducteur mono- et multi-élément en surface, ainsi que mono-élément inséré sont également présentés.