Modélisation des phénomènes électromagnétiques caractérisant des structures composites complexes : application à l’évaluation non destructive

Modeling of electromagnetic phenomena characterizing the complex composite structures : application to non-destructive evaluation

• Auteur / Autrice : Yue Li
• Direction : Gérard Berthiau, Mouloud Feliachi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique, Electronique et génie électrique
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Nantes
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Volumes finis, Méthodes de

Foucault, Courants de

Composites à fibres de carbone

Mots clés libres

Contrôle non destructif

Formulation T-itérative

Maillage non conforme

Résumé

Les matériaux composites à fibre de carbone (MCFC) sont très utilisés dans le secteur industriel et domestique grâce à leurs avantages : légèreté, résistance à la corrosion et résistance mécanique. Ce travail se concentre sur la construction d’un modèle pour simuler les problèmes de Contrôle Non Destructif (CND) par courants de Foucault sur les MCFC. L’objectif de cette thèse est la détermination de la distribution des courants de Foucault et de l'impédance du système. Basé sur la formulation T-Oméga, la formulation simplifié T-itérative qui permet de limiter le domaine d’étude à la pièce en MCFC est développée en utilisant la Méthode des Volumes Finis (MVF). Cette méthode numérique permet le traitement de défauts dans les MCFC. Le modèle ainsi développé permet de résoudre les problèmes en 3D dans les milieux fortement anisotropes. De plus, ce modèle permet de faire des maillages différents en fonction des régions et afin de réduire la taille du système matriciel. Cette méthode de maillage non conforme est intégrée dans le programme et adaptée au CND des MCFC. Enfin, la fabrication des plaques MCFC est réalisée, et a constitué une aide à la compréhension de ce type de matériaux. Les résultats de simulations sont validés par les résultats expérimentaux.

The carbon fiber composite materials (CFCM) are widely used in the industrial and domestic sectors thanks to their advantages: light weight, corrosion resistance and mechanical strength. This work focuses on building a model to simulate the Non-destructive Testing (NDT) problems on CFCM. The objective of this thesis is to determine the distribution of eddy currents and the impedance of the system. Based on the formulation T-Omega, a simplified T-iterative formulation who limits the area of study to the MCFC workpiece is developed using the Finite Volume Method (FVM). This numerical method allows dealing with the defect in the CFCM. The developed model allows solving the 3D problems of highly anisotropic materials. In addition, this model allows making different meshes by regions to reduce the matrix system size. This means that a method of non-conforming mesh is included in the program and adapted to the NDT of CFCM. Finally, the fabrication of the CFCM plates are realized, which helps us to understand the nature of CFCM. The simulation results are validated by the experimental ones.