LMA - Laboratoire de Mécanique et d’Acoustique

[Jeunes Chercheurs] A. F. Arciniegas (Ondes et imagerie) & P. Marone-Hitz (Matériaux et structures)

Salle J. Perès, Bât. C

Le 7 octobre 2014 de 10h30 à 12h00

Andrès Felipe Arciniegas, doctorant, LMA

Pernelle Marone-Hitz, doctorante, LMA

Andrès Felipe Arciniegas - Analyse de méthodes statistiques en traitement du signal pour les tomographies acoustique et ultrasonore des arbres sur pied

La tomographie acoustique est une méthode d’imagerie permettant de réaliser des cartographies bidimensionnelles des objets en fonction des paramètres des ondes élastiques de basse fréquence (<20 kHz). Dans le cas spécifique de la tomographie des arbres, les images obtenues sont proportionnelles à la vitesse (ou à la lenteur) de propagation des ondes selon un plan de coupe. La qualité de ces images, et la capacité associée à l’analyse et l’interprétation des phénomènes d’interaction onde/arbre, dépendront de plusieurs facteurs : la fréquence des ondes émises, le rapport signal sur bruit des signaux, le nombre de capteurs et l’algorithme de reconstruction.

Les images couramment obtenues avec les appareils commerciaux possèdent une résolution spatiale faible (de l’ordre de quelques centimètres) ; les images étant parfois difficiles à interpréter. La résolution spatiale est limitée par l’utilisation d’une gamme de fréquence proche de l’audible, le faible nombre de sondes et la non-prise en compte des propriétés du matériau. Le phénomène physique de propagation est aussi imparfaitement modélisé (non-prise en compte de l’anisotropie et l’hétérogénéité du matériau).

À ce jour, il n’existe pas d’appareils de terrain utilisant les ultrasons, spécialement adaptés à l’imagerie des arbres sur pied. Tenant compte des limitations évoquées, on présente ici deux études qui cherchent à améliorer la qualité des images tomographiques. Dans un premier temps, nous comparons des méthodes de traitement du signal pour la mesure du temps de propagation. L’approche développée a permis de sélectionner les méthodes de traitement du signal en caractérisant les erreurs systématiques et aléatoires induites en fonction du niveau de bruit. Dans un deuxième temps, une étude numérique de la robustesse d’algorithmes de reconstruction est proposée. Deux nouveaux algorithmes de reconstruction sont présentés et comparés à deux algorithmes classiques utilisés dans les systèmes commerciaux. La comparaison de ces algorithmes est axée sur les critères liés aux contraintes expérimentales (faible nombre de sondes sous des conditions de bruit) et aux exigences techniques (faible temps de calcul).

Voir en ligne : Page personnelle de Andrès Felipe Arciniegas

Pernelle Marone-Hitz - Vers un outil métier pour la modélisation des mètres rubans : modèles de poutre à section flexible et aspects numériques

Les dimensions des satellites spatiaux tendent à croitre fortement alors que le volume disponible dans la coiffe des lançeurs reste limité. Pour satelliser des dispositifs spatiaux de grande taille, il faut alors avoir recours à l’utilisation de structures déployables. On peut envisager des structures rigides articulées, des structures gonflables, ou bien des structures flexibles. Ces dernières semblent les plus intéressantes et pour développer l’offre disponible le département Recherche de Thales Alenia Space étudie les mètres rubans comme solution innovante de déploiement.

La conception des structures envisagées et la fiabilité du déploiement demandent une modélisation fine du comportement des mètres rubans. L’idée est alors de concevoir des modèles spécifiques et des outils de modélisation dédiés. Des modèles orignaux de poutres a sections flexibles 1D ont été développés à cet effet au LMA. Ils sont plus simples à utiliser et plus efficaces que les modèles de coques 2D en grands déplacements et grandes rotations. Une première thèse a conduit à l’élaboration d’un modèle énergétique de poutre à section flexible rendant compte du comportement plan des mètres rubans [Guinot 2011]. Une seconde thèse a permis d’étendre ce modèle pour qu’il rende compte des comportements tri-dimensionnels des rubans [Picault 2013]. Enfin, les travaux effectués au cours de cette présente thèse ont essentiellement portés sur les aspects numériques des modèles et l’élaboration d’un outil de modélisation dédié aux mètres rubans [Marone-Hitz 2014].

Au cours de cette présentation on effectuera un résumé des travaux des trois thèses citées. Nous présenterons un modèle énergétique de poutre à section flexible restreint au comportement plan des rubans, ainsi que les équations locales associées à ce modèle. Les enjeux liés à l’implémentation numérique du modèle seront expliqués. Nous avons en effet deux outils à disposition : le logiciel commercial COMSOL Multiphysics ou bien l’outil "maison" ManLab. Deux versions principales du même modèle théorique de mètre ruban ont été développées pour l’implémentation ManLab et seront comparées. Enfin, nous présenterons différents essais sur des mètres rubans réalisés par simulation numérique grâce aux outils développés.

Références

[Guinot 2011] F. Guinot, Déploiement régulé de structures spatiales : vers un modèle unidimensionnel de mètre ruban composite, Thèse de doctorat, Université d’Aix-Marseille, 2011.
[Picault 2013] E. Picault, Vers un modèle de poutre à section mince déformable pour l’étude du déploiement de mètres rubans en trois dimensions, Thèse de doctorat, Université d’Aix-Marseille, 2013.
[Marone-Hitz 2014] P. Marone-Hitz, Vers un outil métier pour la modélisation de structures spatiales déployées par des mètres rubans : modèles de poutre à section flexible et maîtrise des aspects numériques, Thèse de doctorat (en cours), Ecole Centrale Marseille, 2014.

Voir en ligne : Page personnelle de Pernelle Marone-Hitz

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