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eCFA - Tours 2006
Acoustique
&
Techniques n° 45
Pour quantifier le niveau de dégradation, une analyse par
microscopie optique de différentes sections du CFPR a
été réalisée en représentant un histogramme et utilisant un
seuil par niveau de gris. À partir de ces images, on obtient
une estimation de la densité de microfissures qui permet
une comparaison avec la non-linéarité macroscopique
de l’échantillon. La figure 4b montre clairement que
l’augmentation de la non-linéarité est corrélée à une
augmentation du niveau de microdégradation.
Une étude similaire sur des échantillons de CFPR soumis à
un processus d’essais de fatigue en flexion 3 points révèle
également que la sensibilité de la signature non linéaire
est bien supérieure à celle obtenue par les propriétés
linéaires telles que l’atténuation.
Spectroscopie par Modulation Non linéaire d’Ondes
Dans ce second exemple, nous appliquons la technique de
Spectroscopie par modulation non linéaire d’ondes (NWMS
pour Nonlinear Wave Modulation Spectroscopy) [6-8] à
deux pièces métalliques, une saine et l’autre endommagée,
issues de l’industrie automobile (« connecting rods »).
Les pièces sont de géométrie complexe, composées
d’une barre à section circulaire ouverte des deux côtés,
et ressemblent au nombre 8 allongé. Avec la NMWS, on
étudie l’interaction paramétrique entre un signal sinusoïdal
de haute fréquence et un autre de basse fréquence ; ce
dernier étant appliqué à des amplitudes différentes. Si
le matériau est intact, nous nous attendons à aucune
interaction entre les deux fréquences (cependant, des
harmoniques de la basse fréquence peuvent apparaître
d’origine électronique).
Si le matériau est dégradé, les non-linéarités locales de la
microstructure créent des composantes d’intermodulation
dans le spectre de fréquence : les processus basse
fréquence (de grande amplitude) activent la non-linéarité
et module l’amplitude de la composante haute fréquence
(la sonde). Dans ce cas précis, les deux fréquences
appliquées sont à f1 = 6,7 kHz et f2 = 127,3 kHz, et les
tensions d’excitation (V1) pour f1, ont été choisies, avant
amplification, pour 7 valeurs jusqu’à la valeur de 10V.
L’amplitude de la tension à f2 a été maintenue constante.
La Figure 5a, affichée sous la forme d’un tracé de contour,
Fig. 5 : Spectroscopie par Modulation non linéaire d’ondes (NWMS pour Nonlinear Wave Modulation Spectroscopy).
A) Contour interpolé NWMS du spectre de modulation d’onde (f1 = 6,7 kHz, f2 = 127,3 kHz) pour une pièce automobile
saine et dégradée dans le cas d’une augmentation de la tension (V1) de l’excitation à f1 pour une amplitude à f2 fixée.
La fréquence est représentée sur l’axe des abscisses, et l’amplitude de la tension (V1) à f1 est en ordonnée (la tension
augmente vers le bas). La palette de couleur correspond à l’amplitude de la composante spectrale mesurée. L’existence
d’harmoniques et de composantes latérales de modulation apparaît dans l’échantillon dégradé).
B) Analyse des produits d’intermodulation du premier et du second ordre en fonction de l’amplitude
de la tension d’excitation V1 pour les pièces automobiles saines et dégradées.
Détection et localisation de microdégradation de matériaux par spectroscopie d’ondes élastiques non linéaires
Fig. 4 : A : C-scan classiques des échantillons de CFPR en fonction de la température (Ref-240-250-260-270°C)
et du temps d’exposition (15-30-45-60’) montrant une signature de délamination.
B : quantification de la densité de microfissures par une technique de traitement
d’image, et par la signature de la non-linéarité extraite par NRS.