Influence des caractéristiques physiques et géometrique d'une plaque métallique sur la reponse d'un capteur a courant de foucault

Abstract

Introduction Générale : Dans plusieurs secteurs industriels, de nombreuses méthodes de contrôle non destructif (CND) et d’évaluation non destructive (END) sont actuellement utilisées pour la recherche et la qualification des défauts dans les pièces d’une part, et la caractérisation des matériaux d’autre part, et ce à tous les stades de fabrication. Les méthodes des ultrasons, celle de la radiographie et les méthodes lectromagnétiques sont parmi les plus importantes. Chaque méthode présente des performances liées au phénomène physique de base mis en oeuvre. Les méthodes électromagnétiques sont principalement intéressantes pour les pièces conductrices, magnétiques ou non magnétiques. Dans cette catégorie de méthodes, les courants de Foucault sont de plus en plus utilisés dans les industries nucléaires, aéronautiques, métallurgiques, et plus généralement mécaniques. Dans le contrôle non destructif on trouve deux techniques de contrôle par courants de Foucault ; la plus utilisée est la technique de contrôle par courants de Foucault classique qui utilise un champ électromagnétique sinusoïdal pour créer les courants d’induction. Elle est surtout applicable pour la recherche des défauts surfaciques. Par contre la méthode de contrôle par les courants de Foucault pulsé dérivée de la précédente où le champ électromagnétique est généré par une impulsion de courant. Elle est très sollicitée pour le contrôle des matériaux multicouches et d’épaisseur plus important. L’objectif de ce travail est de déterminer les caractéristiques physiques et géométriques (conductivité électrique, perméabilité magnétique et épaisseur) d’une tôle métallique par l’analyse de la réponse d’un capteur à courants de Foucault alimenté en impulsionnelle. Le travail comporte une partie de simulation numérique qui sera validée par des mesures expérimentales. Un prototype a été réalisé et testé afin de valider le modèle théorique implémenté sous MATLAB et résolu par la méthode des éléments finis. La présente thèse est divisée en trois chapitres. Le premier chapitre présente les notions de base nécessaires à l’étude de différentes méthodes du contrôle non destructif (CND) utilisées dans le domaine industriel, aussi les différents types des capteurs utilisés dans le CND par courants de Introduction Générale 2 Foucault. Une illustration sur la génération des courants de Foucault dans un matériau conducteur placé au voisinage d’un capteur inductif excité par courant alternatif sera présentée. Aussi sont rappelées les méthodes de caractérisation électromagnétique des matériaux, il s’agit de la détermination de la perméabilité magnétique et de la conductivité électrique. Le deuxième chapitre rapporte les principales formulations mathématiques qui permettent de modéliser les phénomènes électromagnétiques dans un procédé de contrôle non destructif par courant de Foucault. Ce chapitre traite les formulations en question dans le cas 2D cartésien et le cas axisymétrique dont la méthode des éléments finis (MEF) a été utilisée comme méthode de discrétisation. Le troisième chapitre sera dédié aux différentes applications et aux résultats de simulation d’un ensemble d’applications énumérées comme suit : validation du code de calcul développé par des résultats obtenus . L’influence des caractéristiques physiques et géométriques tel que la conductivitéélectrique, perméabilité magnétique et épaisseur de la plaque et le lift-off, des tôlesmétalliques sur la réponse du capteur a courants de Foucault. A la fin nous terminerons par une conclusion sur les travaux réalisés ainsi que sur les perspectives.