Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSIT

MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE DE CONSTANTINE Thèse de doctorat en science Présentée au département d'électrotechnique Pour obtenir le titre de Docteur en Science en Electrotechnique Par Mme ZERGUINI SAKINA Elaboration de modèles électromagnétiques caractérisant le contrôle non destructif par courant de Foucault Composition du jury : Mr. Md.El Hadi LATRECHE Prof. université de Constantine Rapporteur Mr. Aïssa BOUZID Prof. université de Constantine Examinateur Mr. Youcef ZEBOUDJ Prof. université de Bejaia Examinateur Mr. Md. MEKIDECHE Prof. université de Jijel Examinateur Mr. Rabia MEHASNI MCA université de Constantine Examinateur Tout d’abord, je tiens à remercier Dieu le tout puissant de m'avoir guidé dans la réalisation de ce travail Mes sincères remerciements vont à mon encadreur Monsieur Latreche Mohamed el Hadi Professeur à l’université Mentouri-Constantine pour avoir accepter de suivre mon travail au cours de l'élaboration de cette thèse et pour sa patience sa gentillesse tout au long de la réalisation de ce travail. J’adresse mes vifs remerciements à Monsieur Bouzid aissa Professeur à l’université Mentouri-Constantine pour l’honneur qu’il me fait en acceptant de présider le jury. Mes remerciements vont également à tous les membres du jury pour avoir accepter de participer au jury, en l’occurrence : Monsieur Mekideche Mohamed Rachid Professeur à l’université de Jijel ; Monsieur Zeboudj Youcef Professeur à l’université de Bejaïa; Monsieur Mehasni Rabia Maître de conférences à l’université Mentouri- Constantine. Je tiens aussi à remercier Monsieur Maouche Bachir Maître de conférences à l’université de Bejaïa pour ses précieux conseils et son engagement. J’exprime ma profonde reconnaissance à Mon Mari, mes parents, ma belle mère, mes frères, mes sœurs et mes belles sœurs ainsi que toute ma famille pour leurs encouragements et prières qui m’ont permis de finaliser ce travail. Enfin, j'exprime ma gratitude à tous ceux qui ont contribué d’une manière ou d’une autre à l’élaboration de ce travail. Sommaire Sommaire Notations ......................................................................................................................1 CHAPITRE I Synthèse bibliographique du contrôle non destructif par courants de Foucault I.1 Introduction ..........................................................................................................8 I.2 Champ d'application ............................................................................................8 I.2.1 Le contrôle en cours de fabrication ..............................................................9 I.2.2 Le contrôle en recette.....................................................................................9 I.2.3 Le contrôle en service ....................................................................................9 I.3 Techniques du CND ..............................................................................................9 I.4 Schéma synoptique du CND .............................................................................. 11 I.5 CND par courant de Foucault ............................................................................ 11 I.5.1 Principe physique [1] [3] ............................................................................. 11 I.5.2 Domaine d'application du CND par courant de Foucault......................... 12 I.6 Dispositif du CND-CF .......................................................................................... 13 I.6.1 Source d'alimentation.................................................................................. 13 I.6.2 les capteurs ................................................................................................... 14 I.6.2.a Type de capteur suivant la structure ................................................. 14 I.6.2.b Type de capteur suivant la forme ...................................................... 15 I.6.2.c Type de capteur selon sa fonction ...................................................... 15 I.6.2.d Type de capteur suivant le mode de contrôle .................................. 15 I.6.3 Structure contrôlée ...................................................................................... 16 I.6.3.a Conductivité électrique ....................................................................... 16 I.6.3.b Perméabilité magnétique ................................................................... 16 I.6.3.c Effet de peau .......................................................................................... 17 I.6.3.d Distance sonde /cible (lift-off) ........................................................... 18 I.6.3.e Défauts ................................................................................................... 18 I.7 Grandeurs mesurées .......................................................................................... 19 I.7.1 L'impédance .................................................................................................. 19 I.7.2 La tension induite ......................................................................................... 21 I.8 Conclusion ........................................................................................................... 21 CHAPITRE II Modélisation des phénomènes électromagnétiques II.1 Introduction....................................................................................................... 18 II.2. Equations de base ............................................................................................ 18 II.2.1 Equations de Maxwell ............................................................................... 18 II.2.2 Hypothèses simplificatrices ..................................................................... 21 II.2.3 Formulation en terme de potentiel vecteur ........................................... 21 II.3. Méthodes de résolution .................................................................................. 23 II.3.1. Méthodes analytiques .............................................................................. 23 II.3.2. Méthodes numériques .............................................................................. 24 II.3.3. Méthodes semi analytiques ..................................................................... 24 II.3.3.1 Principe général .................................................................................. 25 II.3.3.2 Formulation intégrale des équations ............................................... 26 II.4.Organigramme de la méthode des circuits couplés ..................................... 30 II.5 Conclusion .......................................................................................................... 30 CHAPITRE III Simulation des dispositifs de CND-CF avec capteurs à fonction séparée III.1 Introduction ..................................................................................................... 36 III.2. Le calcul d'impédance à partir de l'équation intégrale générale ............ 36 III.2.1 Discrétisation de l'équation du capteur à vide ..................................... 37 III.2.2 Equation intégrale du capteur en présence d’une structure à Contrôler ........................................................................................................................ 37 III.2.3 Discrétisation de l'équation du capteur en présence de la pièce ...... 38 III.2.4 Système d'équations représentant la structure à Contrôler .............. 39 III.2.5 Impédance du capteur en présence d’une pièce métallique .............. 39 III.3. Calcul de la tension induite à partir de l'équation intégrale générale .... 41 III.3.1 Description et formulation du capteur à vide ...................................... 41 III.3.2 Description et formulation du capteur en présence de la pièce à contrôler ........................................................................................................................ 43 III.4 Simulation et résultats .................................................................................... 44 III.4.1 Présentation du dispositif de simulation .............................................. 44 III.4.2 Variation de la tension en fonction de la fréquence ............................ 45 III.4.3 Variation de la tension en fonction de la fréquence due à un défaut 46 III.4.4 Variation de la tension en fonction de l’entrefer de la bobine source ......................................................................................................................................... 48 III.4.5 Variation de la tension en fonction de l’entrefer de la bobine réceptrice ....................................................................................................................... 50 III.4.6 Variation de la tension en fonction de l’épaisseur de la pièce ........... 51 III.4.7 Variation de la tension en fonction de la conductivité de la pièce .... 51 III.4.8 Temps de simulation ................................................................................ 52 III.5 Conclusion ........................................................................................................ 53 CHAPITRE IV Etude et simulation d’un capteur à noyau ferromagnétique IV.1 Introduction ..................................................................................................... 54 IV.2 Notions générales sur les phénomènes magnétiques ................................ 54 IV.2.1 Notion d’aimantation ............................................................................... 54 IV.2.2 Champ magnétique appliqué à un corps ............................................... 54 IV.2.3 Diamagnétisme ......................................................................................... 54 IV.2.3 Paramagnétisme ....................................................................................... 55 IV.2.4 Ferromagnétisme ..................................................................................... 55 IV.2.5 Hystérésis .................................................................................................. 56 IV.2.6 Type de corps magnétiques ..................................................................... 57 IV.2.6.1 Les matériaux magnétiques doux.................................................... 57 IV.2.6.2 Les matériaux magnétiques durs .................................................... 57 IV.2.7 Rôle des matériaux ferromagnétiques .................................................. 58 IV.3 Relations caractérisant l’effet magnétique pour une charge magnétique .................................................................................................................... 58 IV.2.9 Composantes de l’induction magnétique .............................................. 62 IV.4 Cas du capteur à double fonctions muni d’un noyau .............................. 65 IV.3 Conclusion ........................................................................................................ 71 CHAPITRE V Inversion par méthode d’optimisation V.1 Introduction ........................................................................................................ 72 V.2 Optimisation........................................................................................................ 73 V.3 Caractéristiques des algorithmes d’optimisation .............................................. 73 V.3.1 Sensibilité et robustesse d’une méthode d’optimisation ................................. 73 V.3.2 Opérateurs de recherche fondamentaux ....................................................... 73 V.3.3 Mode de recherche de l’optimum .................................................................. 74 V.3.4. ordre d’une méthode de résolution ............................................................... 74 V.4 Classification des méthodes d’optimisation ....................................................... 74 V.4.1 Méthodes déterministes ................................................................................. 75 V.4.1.1 Les méthodes analytiques.................................................................. 76 V.4.1.2 Les méthodes heuristiques ................................................................ 76 V.4.2 Méthodes d’optimisation stochastiques ......................................................... 76 V.5 Choix de la méthode d’optimisation .................................................................. 77 V.6 Méthode du Simplex ........................................................................................... 77 V.7 Description du dispositif ..................................................................................... 82 V.8 Estimation de la conductivité d’une cible .......................................................... 83 V.9 Evaluation de l’épaisseur d’une cible ................................................................. 84 V.10 Evaluation du lift-off d’une cible ...................................................................... 86 V.11 Evaluation de la conductivité et de l’épaisseur d’une cible ............................. 87 V.12 Evaluation de la conductivité et de lift-off d’une cible .................................... 89 V.13 Conclusion ......................................................................................................... 90 Conclusion générale................................................................................................... 91 Annexes Annexe A1 .............................................................................................................. 94 Equation de la conservation de la charge ............................................................ 95 Relaxation d’un conducteur ................................................................................... 96 Annexe A2 .............................................................................................................. 97 Simplification du terme ................................................................................ 99 Annexe A3 ............................................................................................................ 100 Annexe A.4 ........................................................................................................... 103 Annexe A.5 ........................................................................................................... 105 Annexe A.6 ........................................................................................................... 109 Bibliographie .......................................................................................................... 112 Nomenclature Notations H : Excitation magnétique B : Induction magnétique E : Champ électrique D : Induction électrique V : Potentiel électrique scalaire J : Densité de courant électrique I : Intensité de courant électrique Is0 : Courant électrique dans la source à vide Is : Courant électrique dans la source Ic : Courant électrique dans la charge A : Potentiel magnétique vecteur Aθ : Composante angulaire du potentiel magnétique vecteur Jθ : Composante angulaire de la densité de courant électrique As : Potentiel magnétique vecteur dans la source Ac : Potentiel magnétique vecteur dans la charge N : Nombre de spires Ns : Nombre d’éléments (spires) de la source (capteur) Ni : Nombre d’éléments (spires) de la bobine réceptrice (capteur) Nc : Nombre d’éléments (spires) de la charge (pièce) Nm : Nombre d’éléments (spires) de la surface de la charge (effet magnétique) Z : Impédance électrique Z(m) : Impédance électrique en présence d’une pièce magnétique R : Résistance électrique R0: Résistance électrique à vide X : Réactance électrique à vide X0 : Réactance électrique Z0 : Impédance totale à vide ∆Z : Variation de l’impédance ∆Z(m) : Variation de l’impédance en présence d’une pièce magnétique u : Tension appliquée à une spire UT : Tension appliquée à la bobine source Ui : Tension induite dans la bobine réceptrice Ui(m) : Tension induite dans la bobine réceptrice en présence d’une pièce magnétique ∆Ui : Variation tension induite dans la bobine réceptrice ∆Ui(m) : Variation tension induite dans la bobine réceptrice en présence d’une pièce magnétique K : fonction de coordonnées E1 : Fonction elliptique de Legendre de première espèce E2 : Fonction elliptique de Legendre de deuxième espèce E : fonction elliptique composée G : fonction de Green (ou noyau de Green) x : Axe des abscisses en coordonnées cartésiennes y : Axe des ordonnées en coordonnées cartésiennes r : Axe des abscisses en coordonnées cylindriques θ : Axe angulaire en coordonnées cylindrique z : Axe des ordonnées en coordonnées cylindriques : Vecteur radial unitaire :: Vecteur angulaire unitaire S : Section d’une spire dl : Longueur élémentaire d’une spire τ : Volume Γ : Frontière Ω : Domaine d’étude Ωs : Domaine de la source (capteur) Ωi : Domaine de la bobine réceptrice (capteur) Ωc uploads/Litterature/ mthkr-tkhrg-g-maay-ry-dy-t-rkm115-1.pdf