Application de l'holographie acoustique transitoire au contrôle non destructif de structures

Les entreprises du secteur des transports se doivent de garantir la sécurité et la fiabilité des équipements qu'ils proposent. Ce double enjeu les pousse à investir pour développer des méthodes facilitant la maintenance de leurs appareils. En particulier, de nombreuses méthodes de contrôle non destructif sont développées pour vérifier l'intégrité de certaines pièces structurales tout en réduisant les coûts de maintenance grâce à une maximisation de la qualité du diagnostic et à une minimisation du temps d'immobilisation des appareils. Parmi ces méthodes, un certain nombre s'appuie sur le comportement dynamique des structures à inspecter pour détecter des défauts. Dans ce mémoire, cette approche est adoptée pour développer une nouvelle méthode d'inspection. L'originalité de cette méthode tient au fait qu'elle s'appuie sur la mesure du comportement vibratoire par holographie acoustique en champ proche. Cette méthode de mesure permet d'estimer le champ vibratoire d'une pièce à partir du champ acoustique qu'elle rayonne. L'intérêt d'utiliser une telle technique réside dans le fait que c'est une méthode de mesure sans contact, ce qui évite toute détérioration ou contamination de la pièce par des instruments de mesure. De plus, l'antenne de microphones n'interfère pas avec la structure, contrairement aux accéléromètres, dont la masse peut perturber le système. Enfin, l'holographie acoustique nécessite un équipement relativement peu dispendieux, et permet d'effectuer des mesures sur des grandes zones, tout en évitant un scan de la structure long et fastidieux, comme pour les méthodes par vibrométrie laser. En définitive, nous avons cherché à développer une méthode de contrôle non destructif se basant uniquement sur la mesure du champ de pression rayonné par la pièce inspectée. Il s'agit ici d'apporter une preuve de concept pour notre approche, ce qui justifie le fait que l'on s'intéresse au cas très simplifié des plaques. Malgré cela, chaque choix dans cette maîtrise a été effectué en ayant en tête les développements futurs qui permettront de traiter des structures plus complexes. Il a de plus été supposé que la meilleure approche pour mener à bien ce projet était de travailler dans le domaine temporel, en régime transitoire. En effet, les méthodes fréquentielles permettent un diagnostic à un nombre de fréquences limité, tandis que les méthodes transitoires permettent d'analyser la structure sur une large bande, tout en ayant des informations sur la causalité des évènements : si une image vaut mille mots, une vidéo vaut un million de mots, car la dimension temporelle regorge d'informations sur la structure. L'approche proposée pour répondre aux objectifs de ce mémoire s'articule en trois volets. Le premier s'attache à développer une méthode d'holographie acoustique transitoire adaptée à notre problème. L'originalité de cette partie vient du fait que l'on applique une déconvolution linéaire entre le signal mesuré et la fonction de Green qui relie la vitesse normale de la plaque à la pression sur le plan de mesure. De plus, la fonction de Green est échantillonnée dans le domaine spatial et temporel pour éviter les effets de fuite spectrale et de recouvrement. Il est montré que cette technique est plus adaptée aux signaux transitoires que les autres méthodes de la littérature et qu'elle permet une reconstruction de la source avec un taux d'erreur inférieur à 20% pour des distances source-plan de mesure jusqu'à 5 cm, et des rapports signal sur bruit réalistes (20 dB). L'applicabilité de cette méthode est démontrée expérimentalement grâce à un banc d'essai comportant une plaque de plexiglass excitée par un impacteur métallique.