Contrôle non destructif ultrasonore de tubes métalliques : modélisation, simulation, confrontation à l'expérience et études paramétriques

Ultrasonic Non Destructive Testing of metallic tubes. Modeling, simulation, comparison with experimental results and parametric studies

• Auteur / Autrice : Aniss Bendjoudi
• Direction : Didier Cassereau, Emmanuel Bossy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Acoustique Physique
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Zirconium

Simulation, Méthodes de

Tubes métalliques

Contrôle non destructif

Ultrasons

Mots clés libres

Intégrale de Rayleigh

Résumé

Les contrôles non destructifs jouent un rôle essentiel dans la production industrielle, en particulier dans les domaines où la qualité des produits est critique pour la sécurité, comme le nucléaire. La modélisation numérique est l'un des moyens utilisés pour mieux comprendre et maîtriser les contrôles. La société CEZUS poursuit un projet de modélisation des contrôles ultrasonores de tubes métalliques destinés à former des unités de combustible nucléaire. L'étude expérimentale des différents éléments du contrôle est indispensable pour établir l'influence des différents paramètres sur la variabilité et la précision des résultats. Cette étude permet par la suite de guider les choix réalisés pour la modélisation. A ce titre, une reproduction expérimentale en laboratoire du contrôle pratiqué en usine est réalisée. La modélisation du contrôle ultrasonore doit être suffisamment précise tout en conservant un temps de calcul raisonnable. Pour cela, un modèle hybride associant une méthode semi-analytique utilisant l'intégrale de Rayleigh à une méthode de différences finies est développée. Enfin le modèle hybride est implémenté au sein d'une plateforme de simulation industrielle opérationnelle. La démarche de validation des résultats de simulation repose sur la confrontation aux mesures expérimentales dans des configurations remarquables. Les comparaisons des signaux montrent une bonne prédiction qualitative mais une prédiction quantitative incomplète, notamment concernant les amplitudes relatives. Enfin, l'exploitation de l'outil de simulation permet d'explorer des configurations de contrôle incaccessibles expérimentalement.

Non destructive testings play an essential role in industrial production, in particular in the areas where products quality is critical to safety, such as nuclear. Numerical modeling is one of the means used to understand and master controls. The company CEZUS pursues a project of modeling of its ultrasonic testing for metal tubes used in nuclear fuel assembly. The experimental study of the control is necessary to establish the influence of the various parameters on variability and accuracy. This study also guides the choices made for modeling. To accomplish this, an experimental reproduction of the factory control is realised in the laboratory. Modeling of ultrasonic testing must be sufficiently precise while retaining reasonable computation time. For this, a hybrid model combining a semi-analytical method using the Rayleigh integral with a finite difference method is developed. Finally, the hybrid model is implemented in an operational industrial simulation plaltform. The validation process of simulation results is based on the confrontation with experimental measurements in specific configurations. Signals comparisons show a good qualitative prediction but an incomplete quantitative prediction, especially concerning the relative amplitudes. Finally, the simulation platform allows the exploration of control configurations experimentally incaccessible.