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Imagerie ultrasonore multimodale par focalisation en tous points pour l'inspection de plaques d'acier soudées

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Tremblay, Nicolas (2021). Imagerie ultrasonore multimodale par focalisation en tous points pour l'inspection de plaques d'acier soudées. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Les structures modernes comme les ponts et les bâtiments ont tous un point en commun, l’utilisation de l’acier pour leur structure. Ce matériau omniprésent dans nos vies est souvent soumis à des contraintes importantes, aussi bien mécanique que chimique. Ces éléments structuraux étant utilisés pour leur grande résistance, la rupture de ces derniers peut avoir des conséquences catastrophiques. Il est donc primordial d’en assurer la qualité, lors de leur fabrication ou alors au courant de leur vie utile. Le contrôle non destructif comporte des techniques puissantes d’analyse et de contrôle pouvant détecter les défauts présents dans les pièces sans en affecter l’intégrité physique. L’une de ces techniques, l’inspection ultrasonore, est très efficace pour analyser les plaques d’acier soudées. Effectivement, lors du procédé de soudure, certains défauts comme des manques de fusion ou des fissures peuvent fragiliser la soudure, jusqu’à la rendre dangereuse.

Ce mémoire porte donc sur l’analyse de plaques d’acier soudées. Premièrement, il sera question d’approfondir les connaissances quant à l’inspection des plaques soudées ainsi que les processus d’imagerie ultrasonore moderne. Ensuite suivra la mise en place d’une procédure de test d’un algorithme d’imagerie multimodale développée en combinant plusieurs images produites avec une technique de focalisation en tous points (TFM). Chacune de ces images étant produites avec la reconstruction d’un mode de propagation ultrasonore différent. Cette procédure comporte une partie simulation ainsi qu’une partie expérimentale.

La partie simulation est effectuée à l’aide du logiciel CIVA afin d’évaluer la performance de l’algorithme avant d’effectuer le processus expérimental, mais aussi de fournir une base de comparaison avec les résultats expérimentaux qui suivront. Les conclusions de l’évaluation de la performance en simulation étant concluantes, la partie expérimentale a pu être effectuée. À l’aide d’un appareil de type Topaz64, d’une sonde à éléments multiples (64) centrée à 5 MHz ainsi que de deux sabots, soit l'un à 19 degrés et l’autre à 36 degrés, l’analyse expérimentale a démontré l’efficacité de détecter un manque de fusion ainsi qu’un manque de pénétration. Une conclusion intéressante fût d’observer que bien que l’angle du sabot a une influence sur la forme de l’indication, l’algorithme a démontré une performance de détection similaire dans les deux cas.

Titre traduit

Ultrasonic welded plate inspection using multi modal total focusing method imaging

Résumé traduit

Most bridges and buildings have a point in common, they are made of steel. This material is omnipresent around us and endure a huge amount of mechanical or chemical stress. Steel is typically chosen for its great strength. However, its failure can be catastrophic. It is important to monitor steel assemblies during their fabrication and all along their useful life. Nondestructive testing uses powerful techniques to detect flaws without affecting the integrity of the host structure. Ultrasonic testing is one of these techniques and it is particularly relevant for the inspection of welded plates. During the welding process, some flaws such as lacks of fusion or cracks can greatly weaken welded joints or even make them brittle and dangerous.

This thesis discusses ultrasonic testing of welded plates. First, a review of the current state-ofthe- art is made to study more deeply the inspection of welded plates as well as modern ultrasonic imaging protocols. A case study of a multimodal imaging algorithm developed by combining many images made by total focusing method (TFM) is then presented. The images are generated by using different ultrasonic propagation modes. This case study compares simulation and experimental approaches.

The simulation was performed using CIVA software to evaluate the performance of the algorithm before going into experimental testing, as well as to use the results as a base of comparison with further experimental results. The results from simulations were promising enough to perform the experimental validation. Using an ultrasonic phased array controller (Topaz 64), a phased array probe with 64 elements centered at 5 MHz and two wedges with respectively 19° and 36° of incidence angle, the experimental testing showed the ability of the algorithm to effectively detect a lack of fusion and a lack of penetration. An interesting point to mention is that the algorithm appears to work independently of the wedge angle, which affects the shape of the signal but has little effect on its amplitude.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l’École de technologie supérieure comme exigence partielle à l’obtention de la maîtrise avec mémoire en génie mécanique". Comprend des références bibliographiques (pages 87-91).
Mots-clés libres: soudure, inspection, ultrason, sonde à éléments multiples, imagerie, TFM, multimodale
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Bélanger, Pierre
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt: 04 oct. 2021 17:25
Dernière modification: 06 oct. 2021 13:13
URI: https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2726

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