Imagerie ultrasonore de défaut de contact sous sollicitations basse fréquence

Abstract

Le contrôle-qualité de matériaux par méthodes acoustiques sans référence suscite aujourd’hui un grand intérêt en contrôle santé intégré (CSI) au vu de la variabilité des conditions environnementales et opérationnelles. Dans ce manuscrit, nous proposons une méthode de détection synchrone/non synchrone de défaut soumis à des sollicitations basses fréquences, permettant une localisation sans état hypothétique "sans défaut". Une série de tests "pompe-sonde" a été menée sur une plaque d'aluminium. Un pot vibrant est fixé sur cette dernière afin de la mettre en vibration à une fréquence de quelques Hz. Une bille solidaire d'une lame en acier est pressée contre la plaque (contact Hertzien) et joue le rôle d'un défaut (reproduisant ainsi un contact tel qu'on peut le rencontrer par exemple entre deux fronts d'une fissure). Un réseau de transducteurs piézoélectriques est utilisé pour faire l'imagerie ultrasonore. Le principe de la détection repose sur la modulation du contact entre la plaque et la bille par la vibration pompe basse fréquence. Des mesures ultrasonores répétées (onde sonde) permettent ainsi d'interroger le défaut dans plusieurs états de sollicitation. Un algorithme d'imagerie différentielle permet alors de mettre en évidence et localiser le défaut. Deux modes de détection ont été testés : 1) mode synchrone entre la pompe et les signaux ultrasonores et 2) mode non synchrone. Dans ce dernier cas, une correction par des coefficients de pondération ad-hoc permet d’améliorer la détection. Une étude paramétrique a été également réalisée en reliant le contraste des images en fonction de la section de diffusion de défaut. Ceci a permis de définir un seuil minimal de détection d’un défaut de type contact variable. L'application de cette méthode à l'imagerie passive par corrélation de bruit a donné des résultats encourageants, à condition d'augmenter la densité du réseau de capteurs ultrasonores. Enfin, des simulations numériques en 2D, modélisant l'interaction d'une onde ultrasonore avec un contact de frottement type "Hertz-Mindlin" ont été réalisées afin de comparer le défaut actuel (bille pressée sur la plaque) avec un défaut réaliste (une fissure).