Sujet de thèse IFSTTAR

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Fiche détaillée :

Titre : Imagerie des guides d’ondes élastiques uni-axiaux par méthode de sensibilité

Laboratoire principal - Référent principal GERS - GeoEND  -  TREYSSEDE Fabien      tél. : +33 240845932

Directeur du laboratoire principal DEROBERT Xavier  -

Spécialité de la thèse Acoustique

Axe 2 - COP2017 - Améliorer l'efficience et la résilience des infrastructures

Site principal Nantes

Etablissement d'inscription UNIVERSITE DU MAINE LE MANS

Ecole doctorale Sciences de l'Ingénierie et des Systèmes (SIS)

Directeur de thèse prévu TREYSSEDE Fabien  -  Université Gustave Eiffel  -  GERS - GeoEND

Co-directeur de thèse prévu LAGUERRE Laurent  -  Université Gustave Eiffel  -  GERS - GeoEND

Type de financement prévu Contrat doctoral  - Ifsttar

Résumé

Contexte :
Les ondes guidées présentent l'avantage de se propager sur de longues distances avec peu de perte d'énergie. Elles constituent une voie prometteuse pour le contrôle non destructif et la surveillance de santé des structures élancées du génie civil (câbles, barres, ...). Toutefois, le développement de méthodes d'auscultation robustes est confronté à plusieurs difficultés. D’une part, les structures du génie civil sont généralement partiellement ou totalement enfouies dans un milieu infini. Elles ne sont souvent accessibles qu'à une seule de leur extrémité. D’autre part, la nature multimodale et dispersive des ondes guidées complique l'interprétation des résultats de mesure, si bien que leur exploitation nécessite des modèles de propagation. Dans ce domaine, des avancées significatives ont été concrétisées ces dernières années à l'Ifsttar (ex-LCPC) par le développement d’outils originaux de modélisation numérique, basés sur des méthodes d'éléments finis dédiées aux ondes guidées, et tenant compte de divers phénomènes : source [1], présence de défauts [2], courbure du guide [3], précontrainte [4], enfouissement dans une matrice solide [5,6]…

Projet :
L'objectif de la thèse sera de développer une méthode d’imagerie tenant compte à la fois des difficultés d'accès à la structure (nombre limité de positions de transducteurs) ainsi que du caractère complexe de la propagation des ondes guidées. L’approche suivie s’inscrit dans le cadre des problèmes inverses en élastodynamique et repose sur l'évaluation d'un gradient révélant la sensibilité d'une fonctionnelle de coût à des paramètres du milieu. L’évaluation de ce gradient en milieu sain (sans défaut) permet d'obtenir sans itération une représentation spatiale des défauts présents dans le milieu réel. Le gradient peut être calculé très rapidement (en « temps réel ») grâce à la méthode de l’état adjoint alliée au formalisme modal des guides d’ondes. À l’heure actuelle, cette approche n’a été que rarement appliquée au cas des guides élastiques [7]. Diverses questions restent donc ouvertes quant à l’influence des configurations de mesures et d’excitation (fréquences, nombre de capteurs et leur placement, bruit, etc.) et du choix du gradient selon le type de défaut recherché. Pour répondre à ces questions, le doctorant utilisera les outils de modélisation à disposition pour implémenter des méthodes d’imagerie rapides, les tester sur des données synthétiques, puis finalement sur des données mesurées expérimentalement en laboratoire.

Lieu de travail : Laboratoire GeoEND (Géophysique et Évaluation Non Destructive) de l'Ifsttar, centre de Nantes, France.

Profil recherché : Ingénieur ou Master issu d'une formation en mécanique, acoustique ou mathématiques appliquées. Des compétences en modélisation numérique, éléments finis et propagation d’ondes ou dynamique des structures sont indispensables. Des connaissances en problèmes inverses et traitement du signal seraient appréciables.

Les candidats doivent faire parvenir CV + lettre de motivation + relevé de notes de master 2 ou 3ème année d'école d'ingénieurs (avec si possible classement de sortie) + lettre(s) éventuelle(s) de recommandation avant le 3 avril 2020 à :

Fabien TREYSSÈDE Laurent LAGUERRE
fabien.treyssede@ifsttar.fr laurent.laguerre@ifsttar.fr
Tél.: +33 (0)2 40 84 59 32 Tél.: +33(0)2 40 84 59 10
https://www.ifsttar.fr/menu-haut/annuaire/fiche-personnelle/personne/treyssede-fabien/
https://www.ifsttar.fr/menu-haut/annuaire/fiche-personnelle/personne/laguerre-laurent/

Procédure détaillée de candidature: https://www.ifsttar.fr/offres-theses/index.php

Références :
[1] F. Treyssède, L. Laguerre, “Numerical and analytical calculations of the modal excitability for elastic wave generation in lossy waveguides”, Journal of the Acoustical Society of America 133, 3827-3837 (2013).
[2] F. Benmeddour, F. Treyssède and L. Laguerre, “Numerical modeling of guided wave interaction with non-axisymmetric cracks in elastic cylinders”, International Journal of Solids and Structures 48, 764-774 (2011).
[3] F. Treyssède, “Mode propagation in curved waveguides and scattering by inhomogeneities: application to the elastodynamics of helical structures”, Journal of the Acoustical Society of America 129, 1857-1868 (2011).
[4]. F. Treyssède, A. Frikha and P. Cartraud, “Mechanical modeling of helical structures accounting for translational invariance. Part 2: Guided wave propagation under axial loads”, International Journal of Solids and Structures 50, 1383-1393 (2013).
[5] K. L. Nguyen, F. Treyssède and C. Hazard, “Numerical modeling of three-dimensional open elastic waveguides combining semi-analytical finite element and perfectly matched layer methods”, Journal of Sound and Vibration 344, 158–178 (2015).
[6] M. Gallezot, F. Treyssède, L. Laguerre, “A modal approach based on perfectly matched layers for the forced response of elastic open waveguides”, Journal of Computational Physics 356, 391-409 (2018).
[7] S. Rodriguez, M. Deschamps, M. Castaings, and E. Ducasse, “Guided wave topological imaging of isotropic plates”, Ultrasonics 54, 1880-1890 (2014).

Mots-clefs: acoustique, onde, guide, mode, éléments finis, modélisation, simulation, imagerie, expérimental, problème inverse, état adjoint, retournement temporel

Laboratoire principal - Référent principal	GERS - GeoEND - TREYSSEDE Fabien tél. : +33 240845932
Directeur du laboratoire principal	DEROBERT Xavier -
Spécialité de la thèse	Acoustique
Axe	2 - COP2017 - Améliorer l'efficience et la résilience des infrastructures
Site principal	Nantes
Etablissement d'inscription	UNIVERSITE DU MAINE LE MANS
Ecole doctorale	Sciences de l'Ingénierie et des Systèmes (SIS)
Directeur de thèse prévu	TREYSSEDE Fabien - Université Gustave Eiffel - GERS - GeoEND
Co-directeur de thèse prévu	LAGUERRE Laurent - Université Gustave Eiffel - GERS - GeoEND
Type de financement prévu	Contrat doctoral - Ifsttar
Résumé Contexte : Les ondes guidées présentent l'avantage de se propager sur de longues distances avec peu de perte d'énergie. Elles constituent une voie prometteuse pour le contrôle non destructif et la surveillance de santé des structures élancées du génie civil (câbles, barres, ...). Toutefois, le développement de méthodes d'auscultation robustes est confronté à plusieurs difficultés. D’une part, les structures du génie civil sont généralement partiellement ou totalement enfouies dans un milieu infini. Elles ne sont souvent accessibles qu'à une seule de leur extrémité. D’autre part, la nature multimodale et dispersive des ondes guidées complique l'interprétation des résultats de mesure, si bien que leur exploitation nécessite des modèles de propagation. Dans ce domaine, des avancées significatives ont été concrétisées ces dernières années à l'Ifsttar (ex-LCPC) par le développement d’outils originaux de modélisation numérique, basés sur des méthodes d'éléments finis dédiées aux ondes guidées, et tenant compte de divers phénomènes : source [1], présence de défauts [2], courbure du guide [3], précontrainte [4], enfouissement dans une matrice solide [5,6]… Projet : L'objectif de la thèse sera de développer une méthode d’imagerie tenant compte à la fois des difficultés d'accès à la structure (nombre limité de positions de transducteurs) ainsi que du caractère complexe de la propagation des ondes guidées. L’approche suivie s’inscrit dans le cadre des problèmes inverses en élastodynamique et repose sur l'évaluation d'un gradient révélant la sensibilité d'une fonctionnelle de coût à des paramètres du milieu. L’évaluation de ce gradient en milieu sain (sans défaut) permet d'obtenir sans itération une représentation spatiale des défauts présents dans le milieu réel. Le gradient peut être calculé très rapidement (en « temps réel ») grâce à la méthode de l’état adjoint alliée au formalisme modal des guides d’ondes. À l’heure actuelle, cette approche n’a été que rarement appliquée au cas des guides élastiques [7]. Diverses questions restent donc ouvertes quant à l’influence des configurations de mesures et d’excitation (fréquences, nombre de capteurs et leur placement, bruit, etc.) et du choix du gradient selon le type de défaut recherché. Pour répondre à ces questions, le doctorant utilisera les outils de modélisation à disposition pour implémenter des méthodes d’imagerie rapides, les tester sur des données synthétiques, puis finalement sur des données mesurées expérimentalement en laboratoire. Lieu de travail : Laboratoire GeoEND (Géophysique et Évaluation Non Destructive) de l'Ifsttar, centre de Nantes, France. Profil recherché : Ingénieur ou Master issu d'une formation en mécanique, acoustique ou mathématiques appliquées. Des compétences en modélisation numérique, éléments finis et propagation d’ondes ou dynamique des structures sont indispensables. Des connaissances en problèmes inverses et traitement du signal seraient appréciables. Les candidats doivent faire parvenir CV + lettre de motivation + relevé de notes de master 2 ou 3ème année d'école d'ingénieurs (avec si possible classement de sortie) + lettre(s) éventuelle(s) de recommandation avant le 3 avril 2020 à : Fabien TREYSSÈDE Laurent LAGUERRE fabien.treyssede@ifsttar.fr laurent.laguerre@ifsttar.fr Tél.: +33 (0)2 40 84 59 32 Tél.: +33(0)2 40 84 59 10 https://www.ifsttar.fr/menu-haut/annuaire/fiche-personnelle/personne/treyssede-fabien/ https://www.ifsttar.fr/menu-haut/annuaire/fiche-personnelle/personne/laguerre-laurent/ Procédure détaillée de candidature: https://www.ifsttar.fr/offres-theses/index.php Références : [1] F. Treyssède, L. Laguerre, “Numerical and analytical calculations of the modal excitability for elastic wave generation in lossy waveguides”, Journal of the Acoustical Society of America 133, 3827-3837 (2013). [2] F. Benmeddour, F. Treyssède and L. Laguerre, “Numerical modeling of guided wave interaction with non-axisymmetric cracks in elastic cylinders”, International Journal of Solids and Structures 48, 764-774 (2011). [3] F. Treyssède, “Mode propagation in curved waveguides and scattering by inhomogeneities: application to the elastodynamics of helical structures”, Journal of the Acoustical Society of America 129, 1857-1868 (2011). [4]. F. Treyssède, A. Frikha and P. Cartraud, “Mechanical modeling of helical structures accounting for translational invariance. Part 2: Guided wave propagation under axial loads”, International Journal of Solids and Structures 50, 1383-1393 (2013). [5] K. L. Nguyen, F. Treyssède and C. Hazard, “Numerical modeling of three-dimensional open elastic waveguides combining semi-analytical finite element and perfectly matched layer methods”, Journal of Sound and Vibration 344, 158–178 (2015). [6] M. Gallezot, F. Treyssède, L. Laguerre, “A modal approach based on perfectly matched layers for the forced response of elastic open waveguides”, Journal of Computational Physics 356, 391-409 (2018). [7] S. Rodriguez, M. Deschamps, M. Castaings, and E. Ducasse, “Guided wave topological imaging of isotropic plates”, Ultrasonics 54, 1880-1890 (2014).
Mots-clefs:	acoustique, onde, guide, mode, éléments finis, modélisation, simulation, imagerie, expérimental, problème inverse, état adjoint, retournement temporel

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