Imagerie pour le SHM par ondes guidées de structures

Proposition de stage 2015 – 2016
Niveau 3e année école d’ingénieur ou Master 2
Imagerie pour le SHM par ondes guidées de structures
aéronautiques
Localisé en région parisienne, sur le plateau de Saclay, le CEA LIST est un institut de recherche
technologique sur les systèmes à logiciel prépondérant. Dans le domaine du Contrôle Non Destructif (CND),
les thématiques de recherche au CEA LIST sont principalement la simulation et le traitement des données,
et la conception d’instrumentations et de capteurs innovants. Les études portent sur les techniques
ultrasonores, électromagnétiques (courant de Foucault) et rayon X. Dans ce cadre, le LIST développe la
plate-forme CIVA (http://www-civa.cea.fr), logiciel de simulation des CND qui s’appuie sur les travaux de
recherches menés au sein du département DISC.
Les techniques de contrôle santé intégré (SHM pour Structural Health Monitoring) consistent à munir une
structure telle qu’un avion d’un réseau de capteurs permettant de détecter à tout moment et de manière
automatisée l’apparition de défauts (corrosion, délaminage, …). Un moyen physique permettant la
détection des défauts consiste à utiliser des ondes élastiques guidées se propageant dans la structure
émises et détectées par des capteurs piézoélectriques minces noyés dans le matériau ou collés à sa surface.
Les données acquises par les différents capteurs peuvent ensuite être exploitées par des algorithmes
d’imagerie tels que la tomographie pour fournir une cartographie de l’épaisseur de la zone inspectée qui
permet facilement d’identifier les défauts et quantifier leur nocivité (taille, profondeur) [1].
Des résultats récents obtenus au laboratoire ont montré le potentiel de cette technique en faisant
l’hypothèse d’une propagation rectiligne (« rayon ») des ondes guidées entre émetteur et récepteur [2]. Ce
faisant les phénomènes physiques de diffraction et de réfraction des ondes au niveau des défauts sont
négligés.
(a)
(b)
Figure 1 : (a) Dispositif expérimental sur plaque d’aluminium comportant deux défauts, (b) Tomographie expérimentale.
Le stage proposé consiste à implémenter un algorithme de tomographie prenant en compte les
phénomènes de diffraction et de réfraction afin d’améliorer la qualité des images fournies par le système
SHM. On pourra s’inspirer d’un algorithme très récent proposé dans la littérature (HARBUT) qui fournit des
images d’excellente résolution.
(a)
(b)
Figure 2 : Image de tomographie obtenue par simulation à l’aide de l’algorithme HARBUT [1].
(a) Configuration originale, (b) Image obtenue.
Les performances de cet algorithme seront évaluées sur des données issues de simulations et des données
expérimentales afin de tester notamment la robustesse au bruit.
En plus de connaissances théoriques en mathématiques appliquées, acoustique et propagation d’ondes, le
stagiaire doit avoir un goût prononcé pour la programmation et devra faire preuve d’esprit d’initiative. Des
compétences en langages Python / C++ seront très appréciées. En fonction de son intérêt le stagiaire
pourra également participer aux campagnes expérimentales et de simulations permettant d’obtenir les
données nécessaires pour l’algorithme de tomographie.
Ce stage a une durée de 6 mois. Le stagiaire perçoit une gratification mensuelle brute variable selon le
niveau de classification de sa formation. Par ailleurs le stagiaire peut bénéficier des facilités de transport du
CEA.
Contacts :
Tom DRUET, Laboratoire de Méthodes pour le CND, CEA LIST
Tel : 01 69 08 60 41 – email : [email protected]
Bastien CHAPUIS, Laboratoire de Méthodes pour le CND, CEA LIST
Tel : 01 69 08 93 32 - email : [email protected]
Références :
[1] P. E. Huthwaite and F. Simonetti, "High-resolution guided wave tomography," Wave Motion, vol. 50, pp.
979-993, 2013.
[2] T. Druet, M. Jules, B. Chapuis, G. Laffont and E. Moulin, "Towards passive guided wave tomography of
extended defects using ambient elastic noise cross-correlations," Structural Health Monitoring
(IWSHM), vol. 2, 2015.