Caractérisation des propriétés mécaniques de matériaux composites par ondes ultrasonores guidées sans contact et avec accès unilatéral
- Date :
- Mardi 10 décembre 2024
- Heure :
- À 14 h
- Type :
- Soutenance de thèse
- Lieu :
- Bâtiment A29 – Amphi F de l’université de Bordeaux (France) et par Teams
Description :
Doctorant : Clément Després
Directeur de recherche: Nicolas Quaegebeur
Directeur de recherche (France): Michel Castaings
Codirecteur de recherche: Patrice Masson
Résumé: Ce projet de thèse est motivé par la forte demande industrielle d’un procédé non destructif, sans contact, avec un accès unilatéral aux échantillons caractérisés et relativement simple de mise en œuvre, permettant de quantifier les caractéristiques mécaniques de matériaux, notamment composites (matériaux fibreux, assemblages collés) et, si possible, leur épaisseur. Le travail mené a conduit à la conception et l'élaboration d’une paire de transducteurs ultrasonores à couplage air, dédiés à la génération et la détection simultanées d'ondes guidées le long de plaques composites. Une étude de sensibilité des modes guidés aux modules d’élasticité et à l’épaisseur a permis de déterminer les modes cibles les plus porteurs d’information sur les propriétés recherchées. Cette étude, associée à une campagne de simulations numériques imitant le procédé expérimental a permis de concevoir les transducteurs les plus adaptés pour la génération/détection des modes en question. Ceux-ci ont ainsi été fabriqués puis caractérisés pour connaître leur bande passante en fréquence et leur spectre angulaire. Ils ont ensuite été utilisés pour caractériser deux assemblages composites : un matériau constitué de couches faites de fibres de carbone et matrice époxy, puis un assemblage aluminium-colle-aluminium. Dans le premier cas, six modules d’élasticité ont été évalués à partir des mesures de trois ou quatre modes guidés propagés dans deux directions de propagation. Pour le second assemblage, le module d’Young et le coefficient de Poisson de la colle ainsi que l'épaisseur du joint collé ont été estimés, en supposant connues les caractéristiques des deux substrats en aluminium. L’ensemble des valeurs optimisées a été validé par des mesures faites avec des procédés existants et éprouvés, mais opérant en immersion et en transmission.
Doctorant : Clément Després
Directeur de recherche: Nicolas Quaegebeur
Directeur de recherche (France): Michel Castaings
Codirecteur de recherche: Patrice Masson
Résumé: Ce projet de thèse est motivé par la forte demande industrielle d’un procédé non destructif, sans contact, avec un accès unilatéral aux échantillons caractérisés et relativement simple de mise en œuvre, permettant de quantifier les caractéristiques mécaniques de matériaux, notamment composites (matériaux fibreux, assemblages collés) et, si possible, leur épaisseur. Le travail mené a conduit à la conception et l'élaboration d’une paire de transducteurs ultrasonores à couplage air, dédiés à la génération et la détection simultanées d'ondes guidées le long de plaques composites. Une étude de sensibilité des modes guidés aux modules d’élasticité et à l’épaisseur a permis de déterminer les modes cibles les plus porteurs d’information sur les propriétés recherchées. Cette étude, associée à une campagne de simulations numériques imitant le procédé expérimental a permis de concevoir les transducteurs les plus adaptés pour la génération/détection des modes en question. Ceux-ci ont ainsi été fabriqués puis caractérisés pour connaître leur bande passante en fréquence et leur spectre angulaire. Ils ont ensuite été utilisés pour caractériser deux assemblages composites : un matériau constitué de couches faites de fibres de carbone et matrice époxy, puis un assemblage aluminium-colle-aluminium. Dans le premier cas, six modules d’élasticité ont été évalués à partir des mesures de trois ou quatre modes guidés propagés dans deux directions de propagation. Pour le second assemblage, le module d’Young et le coefficient de Poisson de la colle ainsi que l'épaisseur du joint collé ont été estimés, en supposant connues les caractéristiques des deux substrats en aluminium. L’ensemble des valeurs optimisées a été validé par des mesures faites avec des procédés existants et éprouvés, mais opérant en immersion et en transmission.