Modélisation 3D simplifiée pour l'évaluation non destructive des matériaux composites anisotropes

par Hocine Menana

Thèse de doctorat en Électronique et génie électrique

Sous la direction de Mouloud Feliachi.


  • Résumé

    Le travail présenté dans cette thèse constitue une contribution à la modélisation numérique tridimensionnelle simplifiée, de l’interaction d’un champ électromagnétique avec une structure en matériau composite stratifié à fibres de carbone (CFRPs), avec comme principale application l’évaluation non destructive par courants de Foucault. Dans un premier temps, et dans les limites où les effets capacitifs peuvent être négligés, nous avons développé un modèle basé sur une formulation intégro-différentielle, en potentiel vecteur électrique, pour des calculs rapides de la réponse d’un capteur à courants de Foucault et des courants induits dans les CFRPs. Ce modèle tient compte naturellement des conservations du courant électrique et du flux magnétique, et permet de limiter le domaine d’étude aux parties actives du système modélisé. Ces dernières sont discrétisées séparément ; les aspects multi-échelles et les mouvements sont donc traités plus facilement. D’autre part, compte tenu des structures en couches minces des CFRPs, et sous certaines conditions, ce modèle se réduit à un cas quasi-bidimensionnel n’impliquant que la composante normale du potentiel vecteur électrique, réduisant ainsi considérablement la taille du système à résoudre et le temps de calcul. Dans un second temps, nous avons proposé une approche de caractérisation du tenseur de conductivité des CFRPs, en introduisant une structure de capteur à courant de Foucault tournant de forme rectangulaire. Nous avons développé un modèle analytique liant directement les composantes du tenseur de conductivité d’un pli en CFRP aux impédances du capteur rectangulaire tournant, correspondant à ses positions parallèle et transversale aux fibres. Cette approche a été validée expérimentalement.

  • Titre traduit

    Simplified 3D modelling for eddy current non destructive evaluation of anisotropic composite materials


  • Résumé

    The work presented in this thesis constitutes a contribution to a simplified three-dimensional numerical modeling of the interaction of an electromagnetic field with laminated carbon fiber reinforced polymer (CFRP) structures, for eddy current nondestructive testing applications. In the limits where the capacitive effects can be neglected, we have developed a model based on an integrodifferential formulation, in terms of the electric vector potential, for rapid calculations of the sensors responses in eddy current testing of laminated CFRPs. This model accounts naturally for the electric current and magnetic flux conservations, and allows confining the modelling to the active parts of the modelled system. These are discretized separately; the multiscale aspects and movements are thus easily treated. On the other hand, given the thin layered structures of the CFRPs, and under certain conditions, this model can be reduced to a quasi-two-dimensional one, involving only the normal component of the electric vector potential, thus reducing considerably the size of the resulting algebraic system and the computing time. In a second step, we proposed an approach for the characterization of the conductivity tensor of a CFRP plate, by using a rotating eddy current sensor of a rectangular shape. We have developed analytical relations directly linking the components of the conductivity tensor of the CFRP plate, to the impedance variations of the sensor corresponding to its positions parallel and transverse to fibers. The proposed approach has been validated experimentally.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (109 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. f. 103-109

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Université de Nantes. Service commun de la documentation. BU Sciences.
  • Disponible pour le PEB
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.