Estimation d'un état de contraintes par capteur à courants de Foucault

par Safae Bouterfas

Projet de thèse en Génie électrique

Sous la direction de Laurent Daniel et de Yann Le Bihan.

Thèses en préparation à université Paris-Saclay , dans le cadre de École doctorale Electrical, optical, bio-physics and engineering , en partenariat avec Génie électrique et électronique de Paris (laboratoire) et de CentraleSupélec (référent) depuis le 07-10-2019 .


  • Résumé

    Lorsqu'un matériau conducteur est soumis à un champ magnétique alternatif, des courants de Foucault (CF) sont générés à l'intérieur du matériau. Si le matériau est magnétique, la distribution de ces CF est très sensible à la perméabilité magnétique du matériau. De plus, la perméabilité magnétique des matériaux ferromagnétiques est sensible à l'application d'une contrainte mécanique. C'est pourquoi la technique du contrôle non destructif (CND) par CF est une voie possible pour détecter l'état de contraintes dans les pipelines ferromagnétiques afin de s'assurer de leur état de santé. La technique des CF est potentiellement intéressante comparée à d'autres méthodes, telles que la diffraction des rayons X, car simple à mettre en œuvre, automatisable et peu coûteuse L'objectif de cette thèse en collaboration avec GRTgaz est de mettre en place un outil de modélisation du contrôle par capteurs à CF des contraintes uniaxiales puis multiaxiales dans un matériau ferromagnétique. Sous l'effet des contraintes, le matériau, même s'il peut être initialement homogène et isotrope, présente des propriétés magnétiques fortement anisotropes et dépendantes de l'état local des contraintes. Il s'agira donc de mettre en place un outil de simulation par éléments finis 3D et de le relier à un modèle de loi de comportement multiphysique décrivant le couplage entre la contrainte appliquée et le tenseur de perméabilité magnétique. Un autre aspect du travail portera sur la validation expérimentale du modèle développé tout d'abord sur un cas simple de traction uniaxiale puis sur des cas biaxiaux. Les premières mesures seront réalisées au laboratoire GeePs et les secondes sur un dispositif expérimental de GRTgaz. Selon l'avancement, le travail pourra conduire au développement d'un capteur à CF optimisé pour faciliter la détermination d'un état de contraintes complexe à partir des mesures CF.

  • Titre traduit

    Stress state evaluation using Eddy current sensor


  • Résumé

    When a conductive material is subjected to an alternating magnetic field, eddy currents (EC) are generated inside the material. If the material is magnetic, the distribution of these EC is very sensitive to the magnetic permeability of the material. In addition, the magnetic permeability of ferromagnetic materials is sensitive to the application of mechanical stress. This is why EC non-destructive testing (NDT) is a possible way to detect the stress state in ferromagnetic pipelines to ensure their health state. The EC technique is potentially interesting compared to other methods, such as X-ray diffraction, because it is simple to implement, automated and inexpensive The objective of this thesis in collaboration with GRTgaz is to set up a tool for modeling the EC sensor control of uniaxial and then multiaxial stresses in a ferromagnetic material. Under the effect of stress, the material behaviour, even if initially homogeneous and isotropic, becomes strongly anisotropic dependent on the local stress state. It will therefore be necessary to set up a 3D finite element simulation tool and link it to a multiphysics behaviour model describing the coupling between the applied stress and the magnetic permeability tensor. Another aspect of the work will be the experimental validation of the model developed first on a simple case of uniaxial tension and then on biaxial cases. The first measurements will be carried out at GeePs laboratory and the second on an experimental device at GRTgaz premises. Depending on the progress, the work may lead to the development of an optimized CF sensor to facilitate the determination of a complex stress state from CF measurements.