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    • Fluides légers thermo-visqueux : fondamentaux et applicationsMichel Bruneau (LAUM)

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      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 16 décembre 2014, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, December 16 2014, 11 a.m.

      Cet exposé fait suite à mon séjour de recherche à Prague de septembre dernier et reprend dans les grandes lignes la conférence que j'ai donnée à la Société Tchèque d'Acoustique. Partant du contexte manceau de la naissance du LAUM puis d'un contexte historique très général (de Mersenne à Kirchhoff), l'exposé fera  d'abord mention des voies par lesquelles l'acoustique dans ces fluides est apparue au LAUM. Puis, après un rappel de la modélisation fondamentale de la propagation acoustique dans ces fluides ("back to basis"), nous ferons un tour d'horizon de divers travaux impliquant les phénomènes "thermo-visqueux" auxquels j'ai participé au cours des années passées.

    • Rectificateurs et diodes acoustiques : conception de nouvelles architectures, théories, expériencesThibaut Devaux (LAUM, CNRS, Université du Maine)

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      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 9 décembre 2014, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, Dec. 9 2014, 11 a.m.

      Dans cette présentation, un dispositif de propagation asymétrique est présenté. Il est composé de deux parties élémentaires, une "convertissante" et une  "sélectionnante". Dans un premier temps, les phénomènes mis en jeu par les différentes parties du dispositif, ainsi que le concept général de l’architecture, sont détaillés.

      Après avoir dimensionné, conçu et caractérisé ces deux parties élémentaires du dispositif, le caractère asymétrique du dispositif rectificateur est étudié. Dans un premier temps, le rectificateur est excité par un signal sinusoïdal modulé en amplitude, dans un fonctionnement en mode continu et de quantifier avec une grande dynamique son caractère asymétrique. Dans un second temps, un signal plus large bande, de type paquet d'onde, est utilisé afin notamment d'analyser la largeur de bande fréquentielle de fonctionnement. Le régime impulsionnel, moyennant la conception d'un banc de mesure basé sur celui de la barre de Hopkinson, permet aussi de mesurer quantitativement les coefficients de réflexion et de transmission du dispositif ainsi que son coefficient d'asymétrie.

    • Nondestructive evaluation of composite structures: the Computer-Aided Tap Test (CATT)İmran Oral (Konya Necmettin Erbakan University, Konya, Turquie)

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      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 2 décembre 2014, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, Dec. 2 2014, 11 a.m.

      Composite materials are widely used in a number of industrial sectors from aviation, space, to boat building, automotive, and sports goods. In recent years composite structures have seen a substantial increase of their use in the new generation of airplanes. The nondestructive testing and inspection of composite structures, both for manufacturing quality assurance and for in-service damage detection, has prompted the development and adaptation of a number of methods and techniques over the years. Aside from visual inspection, manual, hearing-based, tap test is arguably the most practiced inspection technique on composites, especially on bonded sandwich structures. Over the years there have been three developments of instrumented tap test; all eliminated the human factor of reliance on operator hearing. These instrumented tap testers are the Woodpecker developed by Mitsui Heavy Industries, the Rapid Damage Detection Device (RD3) developed by the Boeing Company and licensed to WichiTech, and the Computer Aided Tap Tester (CATT) developed by the Iowa State University. The CATT which was developed to obtain meaningful engineering parameters from the instrumented tap tester and to generate scan images using the parameter, will be introduced with some examples of its applications.

      Keywords: Composites, Non-destructive Evaluation, Tap Test, Air Coupled UT.

    • 1) Résonances piégées dans les guides d'ondes... 2) Dynamique non linéaire d'un réseau d'aimants en répulsionMiguel Molerón (ETH Zürich, Suisse)

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      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 25 novembre 2014, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, Nov. 25 2014, 11 a.m.

      1/2. Résonances piégées dans des guides d'ondes et leur application à l'imagerie acoustique à haute résolution

      Un guide d'onde avec des variations symétriques de section présente des résonances piégées. Lorsque ces résonances sont excitées, elles génèrent un fort couplage entre les modes asymétriques du guide. Cela fait apparaître des phénomènes intéressants, notamment la transmission de modes évanescents et leur conversion en modes propagatifs. Nous étudions ces phénomènes et leur application à l'imagerie acoustique à haute résolution. Plus particulièrement, une technique est proposée permettant de visualiser uniquement les composants évanescents d'un champ acoustique.

      2/2. Dynamique non linéaire d’un réseau d’aimants en répulsion

      Ce travail montre une étude expérimentale, numérique, et théorique de la propagation d’ondes mécaniques dans un système non linéaire 1D composé d’aimants en répulsion. Dans ce système la non linéarité est introduite par la force de répulsion magnétique. Dans le cas d’un réseau homogène, ces systèmes supportent la propagation d’ondes solitaires avec un profil et une vitesse de propagation qui dépendent de l'amplitude. Nous étudions également l’apparition de modes localisés lorsque des défauts sont ajoutés dans la chaîne.

    • Cloaking and mechanical metamaterialsMuamer Kadic (Institute of Applied Physics, KIT, Karlsruhe, Allemagne)

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      LAUM, salle de conférence (4e étage), lundi 24 novembre 2014, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Friday, November 24 2014, 11 a.m. 

      Metamaterials are rationally designed man-made structures composed of functional building blocks that are densely packed into an effective material. They have been widely used by the cloaking community in order to design functional devices such as invisibility cloaks. A particular classes of mechanical metamaterials will be discussed (pentamode). Tailoring the effective properties such as wave velocities, density or anisotropy will be presented. A simple example of cloaking device in the quasi-static limit will be shown.

    • Déconvolution adaptative pour le contrôle non destructif par ultrasonsEwen Carcreff (IRCCyN, École Centrale de Nantes / LAUM, CNRS, Université du Maine)

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      LAUM, salle de conférence (4e étage), vendredi 21 novembre 2014, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Friday, November 21 2014, 11 a.m.

      Nous nous intéressons au contrôle non destructif par ultrasons des matériaux industriels. En pratique, les signaux réceptionnés par le transducteur ultrasonore sont analysés pour détecter les discontinuités de la pièce inspectée. L'analyse est néanmoins rendue difficile par l'acquisition numérique, les effets de la propagation ultrasonore et la superposition des échos lorsque les discontinuités sont proches. La déconvolution parcimonieuse est une méthode inverse qui permet d'aborder ce problème afin de localiser précisément les discontinuités. Ce procédé favorise les signaux parcimonieux, c'est-à-dire ne contenant qu'un faible nombre de discontinuités. Dans la littérature, la déconvolution est généralement abordée sous l'hypothèse d'un modèle invariant en fonction de la distance de propagation, modalité qui n'est pas appropriée ici car l'onde se déforme au cours de son parcours et en fonction des discontinuités rencontrées.

      Cette thèse développe un modèle et des méthodes associées qui visent à annuler les dégradations dues à l'instrumentation et à la propagation ultrasonore, tout en résolvant des problèmes de superposition d'échos. Le premier axe consiste à modéliser la formation du signal ultrasonore en y intégrant les phénomènes propres aux ultrasons. Cette partie permet de construire un modèle linéaire mais non invariant, prenant en compte l'atténuation et la dispersion. L'étape de modélisation est validée par des acquisitions avec des matériaux atténuants. La deuxième partie de cette thèse concerne le développement de méthodes dedéconvolution efficaces pour ce problème, reposant sur la minimisation d'un critère des moindres carrés pénalisé par la norme L0. Nous avons développé des algorithmes d'optimisation spécifiques, prenant en compte, d'une part, un modèle de trains d'impulsions sur-échantillonné par rapport aux données, et d'autre part le caractère oscillant des formes d'onde ultrasonores. En utilisant des données synthétiques et expérimentales, ces algorithmes associés à un modèle direct adapté aboutissent à de meilleurs résultats comparés aux approches classiques pour un coût de calcul maîtrisé. Ces algorithmes sont finalement appliqués à des cas concrets de contrôle non destructif où ils démontrent leur efficacité.

      This thesis deals with the ultrasonic non destructive testing of industrial parts. During real experiments, the signals received by the acoustic transducer are analyzed to detect the discontinuities of the part under test. This analysis can be a difficult task due to digital acquisition, propagation effects and echo overlapping if discontinuities are close. Sparse deconvolution is an inverse method that aims to estimate the precise positions of the discontinuities. The underlying hypothesis of this method is a sparse distribution of the solution, which means there are a few number of discontinuities. In the literature, deconvolution is addressed by a linear time-invariant model as a function of propagation distance, which in reality does not hold.

      The purpose of this thesis is therefore to develop a model and associated methods in order to cancel the effects of acquisition, propagation and echo overlapping. The first part is focused on the direct model development. In particular, we build a linear time-variant model that takes into account dispersive attenuation. This model is validated with experimental data acquired from attenuating materials. The second part of this work concerns the development of efficient sparse deconvolution algorithms, addressing the minimization of a least squares criterion penalized by a L0 norm. Specific algorithms are developed for up-sampled deconvolution, and more robust exploration strategies are built for data containing oscillating waveforms. By using synthetic and experimental data, we show that the developed methods lead to better results compared to standard approaches for a competitive computation time. The proposed methods are then applied to real non destructive testing problems where they confirm their efficiency.

    • Moteurs thermoacoustiques: phénomènes non linéaires de saturationCôme Olivier (LAUM, CNRS, Université du Maine)

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      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 21 octobre 2014, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, Oct. 21 2014, 11 a.m.

      Les moteurs thermoacoustiques sont des machines thermodynamiques qui utilisent l'interaction entre les phénomènes thermiques et acoustiques au voisinage de parois solides soumises à un fort gradient de température pour générer une onde acoustique auto-entretenue. L'intérêt technologique de ces moteurs est grandissant au vu de leur atouts : leur efficacité est potentiellement élevée, leur conception robuste et fiable car dénuée de pièces mobiles et leur impact environnemental est réduit car ils fonctionnent avec des gaz rares. Si la théorie linéaire de la thermoacoustique décrit bien le point de déclenchement de ces moteurs, leur fonctionnement est quant à lui régi par de nombreux effets non-linéaires. Ces phénomènes sont responsables de la saturation de l'amplitude des oscillations thermoacoustiques, soit par dissipation de l'énergie acoustique, soit par convection de la chaleur hors des éléments de conversion, ce qui vient limiter l'efficacité des moteurs thermoacoustiques. Cet exposé se penchera plus particulièrement sur deux effets non-linéaires.

      L'amplitude de la pression acoustique dans les moteurs thermoacoustique peut atteindre de très fort niveaux (supérieurs à 10% de la pression statique). Cependant, les observations expérimentales montrent que les fronts d'ondes thermoacoustiques se déforment peu dans la plupart des machines. Seuls quelques prototypes spécifiques ont pu clairement mettre en évidence le phénomène de propagation faiblement non linéaire, se traduisant par une cascade de l'énergie acoustique vers les hautes fréquences et pouvant aller jusqu'à la formation d'ondes de choc. Une modélisation analytique simplifiée de la propagation acoustique dans ces moteurs et proposée et permet de montrer dans quelles conditions ces chocs peuvent apparaître.

      D'autre part, l'approche la plus courante pour minimiser les inconvénients des effets non-linéaires consiste en l'ajout de composants de contre-action passif mis au point de manière semi-empirique. Une autre approche est proposé ici qui prend la forme d'un forçage acoustique, permettant de contrôler le champ acoustique (et par couplage la distribution de température) dans le moteur, afin d'améliorer les performances de la machine. Des résultats expérimentaux sur un prototype de générateur thermo-acousto-électrique seront présentés, ainsi qu'une première ébauche de la modélisation de ce prototype, devant in fine permettre d'affiner la compréhension de ces résultats.

    • Laser ultrasonics in glasses: Tilted laser beam, bulk waves, ZGV Lamb modes, and applications.Samuel Raetz (LAUM, CNRS, Université du Maine)

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      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 14 octobre 2014, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, Oct. 14 2014, 11 a.m.

      Useful for local and contactless measurements of the mechanical properties of a material, the technique of laser ultrasonics is the purpose of numerous studies both in laboratories and in industrial contexts. The glass industry, whose products meet the qualifier "low optical absorption," has recently shown interest in this kind of measurements. Nowadays, the thermoelastic generation of elastic waves in metal or composite plates has been much analyzed. In these materials of usually strong optical absorption, the thermoelastic source lies on the surface of the sample. Thus, the elastic waves are not very sensitive to the angle of incidence of the laser beam. In contrast, in low optical absorption media, such as glasses, the light penetrates in the sample over a substantial distance that may even be equal to the thickness of the sample. The heating then leads to thermal stresses in the volume of the material.

      Many experimental and theoretical studies have been conducted to better understand the ultrasound generation process taking into account the laser penetration. However an angle of light incidence normal to the sample surface has always been considered. The purpose of my research so far has been to analyze the effects on the ultrasound generation process in glasses of the asymmetry caused by tilting the incident laser beam. Analytic calculations and experimental measurements have demonstrated that such a tilted incident laser light strongly affects the generation of both bulk elastic waves and zero-group velocity (ZGV) Lamb modes.

      Together with the analysis of the outstanding features of elastic waves generated by a tilted volume thermoelastic source is proposed a presentation of some interesting applications. A particular processing of experimental results is demonstrated to allow the simultaneous measurements of mechanical properties and of the complex index of light refraction of a sample. A really precise measurement of Poisson’s ratio on glasses with different chemical compositions is proposed. The use of laser-generated ZGV Lamb modes to characterize the level of coupling at the glass/polymer interface in a laminated glass is also investigated. The research activities in which I am involved since my arrival at LAUM are eventually and quickly exposed.

    • Recent development of time-resolved two-dimensional surface acoustic wave imaging in GHz frequency regionOsamu Matsuda (Hokkaid"3oa;olved tw wrappSta destructive testing problems where they confirm their efficiency.

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