Simulation of lamb wave propagation and interaction with defects using commercially available software

Résumé

La surveillance de l’intégrité structurale consiste en un processus de détection de dommages en continu dans une structure d’ingénierie en utilisant des transducteurs intégrés et les prises de décision résultantes pour la sauvegarder. Un tel système est performant s’il a une bonne sensibilité aux défauts tout en limitant la densité des transducteurs. Les ondes guidées ultrasonores peuvent se propager sur de longues distances avec une atténuation minimale, cela les rend particulièrement attrayantes pour le contrôle de l’intégrité structurale. Communément, les défauts sont détectés et localisés en soustrayant un signal de base au signal de contrôle. Les ondes guidées ultrasonores basses fréquences pour les systèmes de surveillance de l’intégrité structurale et les interactions entre les modes de Lamb fondamentaux et des défauts sont des sujets bien documentés dans la littérature scientifique. Cependant il y a un nombre limité d’études sur les modes d’ordres élevés ou à hautes fréquences. Ils pourraient permettre l’abaissement de la limite de détection des systèmes de surveillance structurale par rapport aux systèmes à basses fréquences. Cependant à hautes fréquences, plusieurs modes se propagent et se superposent, ce phénomène et l’atténuation constituent les principales difficultés rencontrées avec ces ondes guidées. Cette étude examine les avantages des ondes guidées hautes fréquences par rapport aux basses fréquences afin de développer un système de surveillance de l’état des structures à haute sensibilité. La structure étudiée est une plaque d’aluminium de dimensions 305 mmx 305 mm x 1.6 mm avec un trou en son centre. La structure étudiée a été modélisée par éléments finis pour déterminer le champ d’ondes réémises par une fissure sur la circonférence du trou. L’effet de la fissure sur les signaux est étudié par la variation de paramètres tels que son orientation, sa longueur et sa profondeur. Une partie des simulations a été validée par des expériences. Le protocole expérimental comprenait un transducteur piézoélectrique collé sur la tranche de la plaque et un vibromètre laser pour la détection. Des excitations à 100kHz et à 4MHz ont été utilisées pour les basses et hautes fréquences respectivement.

Date	10 déc. 2015
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Pierre Bélanger (Directeur(-trice)) & Martin Viens (Codirecteur(-trice))