Prédiction des effets de dispersion d’ondes élastiques par un modèle semi-analytique sous approximation hautes fréquences // prediction of elastic wave dispersion effects using a semi-analytical model under high-frequency approximation

Topic description

Les méthodes d’inspection ultrasonores (UT) sont une composante essentielle des contrôles non-destructifs (CND). Elles sont couramment employées pour l’inspection de composants mécaniques tels que les soudures (nucléaire, pétrochimie) ou les structures en matériau composite (aéronautique). Afin de comprendre les phénomènes physiques en jeu pour une configuration donnée, la simulation est un atout et parfois une étape incontournable pour la mise en place du procédé d’inspection. Les approches de modélisation se répartissent en deux grandes familles : les modèles purement numériques, basés sur les éléments finis (EF), et les méthodes semi-analytiques, dérivées d’approximations haute fréquence (HF) comme les rayons paraxiaux. Ces dernières, bien que privilégiées pour leur efficacité calculatoire, introduisent des simplifications pouvant altérer la précision quantitative des résultats, en particulier pour des phénomènes comme la dispersion (variation de la vitesse des ondes selon la fréquence), fréquents dans certains contextes industriels.
Ce projet de thèse vise à enrichir l’approche par rayons paraxiaux en y intégrant des modèles d’interfaces dispersives (interplis composites, couches de couplant), des milieux viscoélastiques dispersifs, ainsi qu’un modèle d’ondes guidées modales. L’ambition est de concevoir un outil de simulation capable de reproduire fidèlement des configurations de contrôle réalistes, améliorant ainsi la représentativité des résultats.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Ultrasonic testing (UT) methods are a fundamental component of non-destructive testing (NDT). They are widely used to inspect mechanical components such as welds (in nuclear and petrochemical industries) and composite material structures (in aeronautics). To understand the physical phenomena involved in a given configuration, simulation is a valuable tool and sometimes an essential step in implementing the inspection process.
Modeling approaches fall into two main categories: purely numerical models based on finite elements (FE) and semi-analytical methods derived from high-frequency (HF) approximations, such as paraxial rays. While the latter are often favored for their computational efficiency, they introduce simplifications that can compromise the quantitative accuracy of results, particularly for phenomena like dispersion (variation in wave speed with frequency), which are common in certain industrial contexts.
This thesis project aims to enhance the paraxial ray approach by integrating models of dispersive interfaces (composite interplies, coupling layers), dispersive viscoelastic media, and a modal guided wave model. The goal is to develop a simulation tool capable of faithfully reproducing realistic inspection configurations, thereby improving the representativeness of the results.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département d’Instrumentation Numérique
Service : Service de Simulation et Intelligence Artificielle
Laboratoire : Laboratoire de Simulation, Modélisation et Analyse
Date de début souhaitée : 01-10-
Ecole doctorale : Sciences et Technologies de l’Information et de la Communication (STIC)
Directeur de thèse : LHEMERY Alain
Organisme : CEA
Laboratoire : DRT/DIN/SSIA/LSMA

Funding category

Public/private mixed funding

Funding further details