Identification et caractérisation des défauts dans les structures métalliques et composites

Abstract

De nombreux composants industriels sont soumis à des essais non destructifs pour détecter d'éventuels défauts ou fissures pendant leur utilisation. Cependant, les méthodes courantes telles que les ultrasons, le courant de Foucault ou les rayons X sont coûteuses et n'offrent pas une localisation précise des défauts. Certaines techniques mesurent les réponses statiques, stationnaires ou transitoires ainsi que les fréquences propres, ce qui, lorsqu'exploité numériquement, pourrait permettre une identification plus précise des défauts. Cette problématique relève des problèmes inverses d'identification, particulièrement complexes dans la simulation numérique des structures mécaniques, suscitant des activités de recherche importantes, notamment dans le domaine des éléments de frontière. Dans ce contexte, le présent travail a pour objectif de développer une méthode robuste pour détecter et caractériser des fissures linéaires dans des plaques structurales. Par la suite, nous étendrons cette méthode ou on a fait une hypothèse que la fissure d'une forme elliptique est située dans des plans horizontal et après incliné. En utilisant la combinaison de la méthode des éléments finis (FEM) avec le logiciel Abaqus et l'algorithme d'évolution différentielle adaptative basée sur l'historique des succès (SHADE), nous avons visé à minimiser l'écart entre les fréquences expérimentales et numériques des plaques fissurées. Cette approche a permis d'identifier des paramètres clés tels que la longueur, l'orientation et l'emplacement des fissures. Deux méthodes de validation ont été utilisées en démontrant l'efficacité de notre méthode pour la détection précoce et précise des fissures, renforçant la fiabilité des structures. Dans une phase suivante, nous avons étudié les ondes de Lamb dans des pipelines fissurés par le biais de simulations numériques. Les variations dans les signaux ont été exploitées pour identifier les caractéristiques des fissures, incluant leur profondeur, leur longueur, leur forme et leur orientation. La période de réception des réponses a été analysée en fonction de l'angle d'orientation de la fissure. Cette approche complète permet une compréhension approfondie des défauts structurels, contribuant ainsi à la maintenance et à la durabilité des composants mécaniques. Les résultats obtenus et les performances remarquables en termes de temps de calcul font du couplage entre SHADE et FEM une méthode complémentaire adaptée pour résoudre les problèmes d'identification de fissures