LMA - Laboratoire de Mécanique et d’Acoustique

Thème Contrôle non destructif

Le thème du Contrôle Non Destructif (CND) est abordé en partant de la réalité du matériau étudié (métaux, bétons, composites, combustibles nucléaires) et de son utilisation. Toutes les techniques de CND (ultrasons, rayonnements X, courants de Foucault, thermographie …) sont envisagées avant de sélectionner une méthodologie d’étude. Les activités de recherche s’articulent principalement autour de la modélisation des matériaux et d’expérimentations appropriées sur des éprouvettes représentatives des problématiques. Les ondes ultrasonores étant souvent privilégiées pour contrôler et caractériser les matériaux, leur propagation est étudiée afin d’obtenir par raisonnement inverse les propriétés recherchées.

Objectifs scientifiques

Le Contrôle et la Caractérisation Non Destructive par Ultrasons des matériaux et structures impliquent une démarche d’ensemble :

  • description du matériau à l’échelle ultrasonore. La structure est un milieu borné à géométrie définie, composé d’un matériau dans un certain état mécanique (par exemple sous contrainte ou non) et disposant de propriétés physico-chimiques particulières (par exemple surface mouillante ou non). Des modèles analytiques ou numériques sont développés pour les soudures (modèle MINA), les bétons (agrégats, porosité, fissures, …), le sodium liquide (engazement, écoulements), les composites, les assemblages collés ...
  • prise en compte des interactions entre les ondes ultrasonores et les matériaux décrits à l’échelle ultrasonore, de type diffusion, multidiffusion, atténuation, bruit de structure... L’acoustique non linéaire est souvent privilégiée.
  • mise en œuvre de moyens expérimentaux spécifiques (contact, immersion, aérien, multi-éléments, laser, …) et analyse originale des données (en termes d’imagerie, de traitement du signal et de résolution de problèmes inverses), étapes indispensables à la validation des modèles développés précédemment. Le développement de démarches croisées multi-techniques (fusion de données, SHM ... ) est privilégié.

Études abordées

  • Sécurité et durée de vie des réacteurs nucléaires en service ou en développement futur (réacteurs de IVème génération), dans le cadre d’un partenariat de longue durée avec le CEA Cadarache :
  • Amélioration des performances de diagnostic sur les matériaux soudés polycristallins (travaux qui poursuivent ceux antérieurs menés par le LCND avec EDF R&D et le CEA).
  • Développement de la connaissance de la propagation des ondes dans le béton pour répondre aux besoins de diagnostic des structures de génie civil. Les ondes cohérentes et incohérentes sont utilisées pour caractériser les milieux multidiffusants. L’ensemble des informations transportées par la “coda” présente dans les signaux transmis ou rétrodiffusés est aussi analysé. Les méthodes d’acoustique non linéaire et le retournement temporel sont étudiées pour caractériser l’état du béton.
  • Caractérisation ultrasonore des défauts de désalignements de fibres et d’ondulations de plis dans des matériaux composites tissés.
  • Méthodes acoustiques pour évaluer l’adhésion dans les assemblages collés.

Insertion dans le monde socio-économique

Trois grands domaines d’application autour du contrôle et de la caractérisation des matériaux :

  • Energie nucléaire
  • Génie civil : intégrité des structures
  • Aéronautique : matériaux composites structuraux

Les développements se font souvent :

  • en concertation avec différents réseaux : COFREND (Confédération Française pour les Essais Non Destructifs), AFGC (Association Française de Génie Civil), réseau MACS (Maîtrise des Assemblages Collés Structuraux)...
  • autour de projets collaboratifs : ACDC Analyse et Capitalisation pour le Diagnostic des Constructions, ANR EVADEOS, ANR MOSAICS, ANR ISABEAU, PIA ENDE.

Collaborations

Académiques

  • internationales :
    • Los Alamos National Laboratory (USA)
    • GDRE Wave Propagation in Complex Media for Quantitative and Non Destructive Evaluation
  • nationales :
    • INSA Lyon, INSA Toulouse (LMDC), GHyMAc (Univ. Bordeaux), Centrale Lille, LCPC Nantes

Organismes

  • CEA, SETRA

Industriels

  • EDF, SAFRAN, Saint-Gobain ...

Membres

Nathalie FAVRETTO-CRISTINI Dimitri KOMATITSCH Bruno LOMBARD Joseph MOYSAN Cédric Payan Sandrine RAKOTONARIVO