Méthodes émergentes en acoustique non linéaire et en émission acoustique pour le contrôle non destructif et le contrôle de santé des matériaux de structureMourad Bentahar

2013
12
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ENSIM, amphi. C03, vendredi 6 décembre 2013, 14 h 30

Jury :

Mes différents travaux de recherche concernent la caractérisation des milieux complexes moyennant des méthodes acoustiques linéaires et non-linéaires. L’objectif est de détecter et de comprendre l’impact des évolutions structurelles des différents matériaux étudiés sur leur comportement dynamique macroscopique. Les travaux que j’ai menés en collaboration avec différents chercheurs français et étrangers m’ont permis d’étudier différents problèmes intéressant aussi bien l’acoustique que le contrôle non-destructif.

Sur le plan expérimental, il a été tout d’abord question d’approfondir les connaissances sur la sensibilité des paramètres non-linéaires souvent définis dans un domaine fréquentiel réduit. Pour cela, le développement d’une étude basée sur la propagation en onde de Lamb (mode A0) a permis de voir l’importante dispersion fréquentielle de ces mêmes paramètres dont la valeur est très souvent considérée comme étant constante. De plus, l’application de la convolution dite “non-linéaire“ a également permis de déterminer les spectres de résonances harmoniques dont la sensibilité aux évolutions microstructurelles est nettement supérieure à celle du spectre lié aux modes fondamentaux. Par ailleurs, la nécessité de développer une méthode non-invasive permettant de localiser les micro-hétérogénéités (ex. microfissures) a conduit à superposer une résonance linéaire à la coda d’un signal multidiffusé. Cela a permis de localiser la zone microfissurée créée dans du béton base polymère et de remonter à l’anisotropie de son comportement dynamique. D’autre part, l’identification des mécanismes à l’origine des non-linéarités a également fait l’objet d’une série de travaux réalisés sur des composites base polymère. A cet effet, la corrélation “acoustique non-linéaire / émission acoustique“ s’est révélée être un moyen très prometteur pour l’étude du potentiel de vie restant des composites étudiés.

D’un autre coté, les travaux de modélisation ont permis d’étudier l’effet du bruit sur la détection du seuil de non-linéarité dans les matériaux microfissurés. A travers cette modélisation, il a été possible de voir l’impact du bruit (expérimental ou environnant) sur la méthode d’analyse non-linéaire choisie (fréquentielle ou temporelle). Ce travail a également permis de voir que les paramètres non-linéaires suivis évoluent en loi de puissance en fonction de l’excitation une fois le rapport signal-sur-bruit amélioré. Ainsi, la représentation dans l’espace de Preisach-Mayergoysz a permis de vérifier que la constante de proportionnalité représente l’intensité de la non-linéarité alors que l’exposant dépend du mécanisme non-linéarité généré (stick-slip, clapping, etc.). Enfin, il est important de signaler que les résultats de la modélisation associés aux résultats expérimentaux ont montré que le mécanisme à l’origine du comportement non-linéaire n’est pas forcément unique et qu’il est possible de trouver une combinaison de deux mécanismes (ex. clapping/hystérétique) comme dans le cas des matériaux granulaires consolidés (ex. béton du génie civil).  

Contribution au traitement du signal pour l’instrumentation et la mesure en acoustique et l’imagerie médicaleAlain Le Duff

2014
07
07

ESEO (Angers), amphithéâtre Jeanneteau, lundi 7 juillet 2014, 13 h 30

Jury :

 

Contributions à l'étude des machines thermoacoustiquesGuillaume Penelet (LAUM, CNRS, Université du Maine)

2014
11
18

LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 18 novembre 2014, 10 h

LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, Nov. 18 2014, 10 a.m.

Jury :

Le travail présenté dans cette soutenance d'Habilitation à Diriger les Recherches porte en grande partie sur l'étude des générateurs d'ondes thermoacoustiques. Le principe de fonctionnement de ces systèmes repose sur l'application d'un gradient de température élevé le long d'un matériau poreux (stack) placé dans un résonateur acoustique, ce qui donne lieu au delà d'un gradient seuil à la génération d'une onde acoustique auto-entretenue à la fréquence du mode le plus instable. Ces dispositifs peuvent être utilisés en tant que machines thermiques qui peuvent présenter des performances de bon niveau, et dont les caractéristiques (simplicité, neutralité environnementale) les rendent intéressantes pour diverses applications. Il peuvent également être vus comme des auto-oscillateurs dont le fonctionnement échappe encore à notre compréhension du fait de la complexité et de la variété des mécanismes non linéaires de saturation mis en jeu au delà du seuil de déclenchement de l'instabilité thermoacoustique. C'est essentiellement avec ce second point de vue que la description de ces systèmes est envisagée ici.

La première partie de la présentation a pour objet de décrire succinctement la théorie linéaire sur la base de laquelle sont dimensionnées les machines thermoacoustiques, puis de présenter les principaux verrous qui restent à lever pour améliorer leur description. L'accent est mis sur la difficulté de décrire nombre de processus qui mettent en jeu l'interaction entre champ de température et champ acoustique, et dont la compréhension fine reste un objectif important qui dépasse à nos yeux le seul cadre des applications énergétiques. Le positionnement et les orientations de l'équipe de recherche du LAUM au sein de la communauté de chercheurs du domaine est également précisé.

La seconde partie porte sur les principaux travaux et résultats d'études auxquels j'ai contribué. Les propos sont tout d'abord centrés sur l'étude expérimentale et théorique de la dynamique du déclenchement des auto-oscillations dans des dispositifs de géométrie simple, et visent notamment à mettre en lumière que sous certaines conditions, les modèles disponibles sont mis en défaut. Le développement et la mise en oeuvre de procédés de mesure spécifiques sont ensuite présentés: ces études portent sur la caractérisation du vent acoustique par Anémométrie Laser Doppler, sur la mesure des matrices de transfert du noyau thermoacoustique, et sur celle des fluctuations de masse volumique à proximité de l'extrémité chaude du stack par interférométrie holographique. Enfin, des études expérimentales mettant en jeu le forçage des auto-oscillations thermoacoustiques par une source sonore externe sont présentées; les résultats obtenus montrent qu'il est possible d'augmenter significativement les performances énergétiques d'une machine thermo-acousto-électrique, selon des mécanismes physiques qui restent pour l'heure inexpliqués.

Ondes guidées, milieux inhomogènes (HDR)Simon FÉLIX

2016
06
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LAUM, salle de conférence, jeudi 30 juin 2016, 14 h

Les travaux présentés pour cette demande d’habilitation à diriger les recherches ont pour objet la propagation d’ondes dans des guides et milieux inhomogènes. La présentation de ces travaux est organisée en quatre axes thématiques : la propagation multimodale dans des guides d’ondes complexes, la localisation et l’amortissement dans des domaines aux frontières irrégulières, la propagation du son en milieu urbain, et la diffusion d’ondes par des structures périodiques ou dans des milieux hétérogènes et/ou anisotropes. L’objectif principal est l’élaboration de solutions numériques et théoriques, à même de décrire et quantifier les mécanismes physiques mis en jeu (couplages, rayonnement, résonances, scattering), en relation à la complexité géométrique ou structurelle du milieu. Dans le cas de guides d’ondes ou de milieux périodiques, des approches modales, en particulier, sont développés et appliquées à de nombreuses situations d’intérêt, liées au contrôle des ondes pour l’acoustique environnementale ou aux métamatériaux.