Cem Ndtvalor

LA REVUE DES TECHNOLOGIES ET APPLICATIONS DE CONTRÔLES POUR LES LABORATOIRES ET L’INDUSTRIE

AVRIL 2011 - RÉALISÉ PAR CONTRÔLES ESSAIS MESURES POUR INSAVALOR

LABORATOIRES

NDT ValorL’expertise d’équipesscientifiquespluridisciplinaires ➤ 3

AVIS D’EXPERTS

FORMATION ➤ 18

MATEIS ➤ 7CREATIS ➤ 10LCND ➤ 12AMPÈRE ➤ 15NDT Valor ➤ 17

Un pôle de compétences en Essais Non Destructifs

fondé sur la recherche et l’innovation technologique

Éditorial

NDT Valor est une plateforme multi-services dédiée aux Essais Non Destructifsbasée sur des compétences issues de larecherche et de l’innovation. C’est undépartement d’INSAVALOR, filiale devalorisation, R&D et formation continuede l’INSA de Lyon.

NDT Valor est la mise en synergie de l’ex-pertise et des savoir-faire de trois laboratoiresde recherche : MATEIS – Matériaux : Ingénierie et Science

(Insa de Lyon) orienté vers la relation microstructures/propriétés, l’étude de ladégradation, de la durabilité des matériaux ainsi que leur caractérisation,CREATIS – Centre de Recherche en Imagerie Médicale (Insa de Lyon) axé versl’imagerie, la modélisation et les méthodes d’investigation telles que l’IRM,l’échographie, la tomographie par rayons X.LCND – Laboratoire de Caractérisation Non Destructive (Université de laMéditerranée), plus spécifiquement tourné vers l’investigation et la caractérisationde structures réelles.

Cette triple compétence est complétée par l’expérience de plus de 40 ansd’INSAVALOR en formation des personnels de l’ingénieur au contrôleur.

Cette mise en commun de ressources, de moyens et d’expériences, nous permet deprésenter une gamme de services orientée vers l’étude de solutions innovantes, lamodélisation, la mise en œuvre de moyens matériels issus de la recherche maisaussi industriels permettant d’effectuer des essais, des mesures et des études.La formation, le transfert de compétences et la qualification constituent ledeuxième volet de prestations que nous offrons. Elles sont garanties par le hautniveau d’expertise de nos collaborateurs : chercheurs, ingénieurs spécialisés,formateurs certifiés.NDT Valor est localisé sur deux sites géographiques : l’un en Région Rhône-Alpessur le Campus LyonTech La Doua et l’autre en région PACA sur le campus del’Université de la Méditerranée.

Cette brochure, entièrement dédiée à NDT Valor, présente les champs d’expérienceet l’offre de services et d’expertise de ce nouveau Pôle de compétences en END. Nous espérons que NDT Valor répondra un jour à vos préoccupations en EssaisNon Destructifs.

Michel DescombesYves Jayet

NDT Valor :une approche fédérativeet transdisciplinaire

SommaireSommaire

NDT ValorCampus LyonTech La Doua

66, boulevard Niels Bohr – BP 5213269603 Villeurbanne cedex

Tél. : +33 (0)4 72 43 84 03 – Fax : +33 (0)4 72 44 34 [email protected]

LCND – Université de la Méditerranée IUT d’Aix-en-Provence

413, avenue Gaston Berger13 625 Aix-en-Provence cedex 1

Tél. : +33 (0)4 42 93 90 34 – Fax : +33 (0)4 42 93 90 84www.ndtvalor.fr

Crédits photographiques : Toutes les photographies ont étéfournies par INSAVALOR. Elles sont utilisées sous laresponsabilité d’INSAVALOR, tous droits réservés à leurs auteurs.

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SAS au capital de 10 000 €RCS Bobigny B 524 000 635

TVA Intracommunautaire : FR32524000635Imprimeur : néotypo

1c rue Lavoisier 25044 Besançon cedex

➤ Présentation• NDT Valor, un pôle de compétences

en Essais Non Destructifs.............................. 2

➤ Laboratoires partenaires • CREATIS......................................................3• MATEIS........................................................4• LCND ...........................................................5• Centre de formation en essais non destructifs

et métrologie ..................................................6

➤ Avis d’experts• MATEIS.........................................................7

- Contrôle de santé des structures...................7- Imagerie par ultrasons et caractérisation

non-destructive ............................................8- Émission acoustique et identification

des modes d’endommagement ....................9• CREATIS.....................................................10

- Caractérisation mécanique et par élastographie de gels d’alcoolpolyvinylique.............................................10

- Caractérisation de surfaces par imagerie ....11- Illustrations de résultats scientifiques ..........12

• LCND..........................................................13- Caractérisation ultrasonore des matériaux

et structures réels.........................................13- Expérimentation, validation, optimisation

du diagnostic de CND ...............................14• AMPERE.....................................................15

- Contrôles Non Destructifspar méthodes électromagnétiques, Modélisation numérique et Formation........15

• NDT Valor- Métrologie des Essais Non Destructifs.......17- Les ondes HF et UHF

en Contrôle Non Destructif........................17

➤ Formation• Essais Non Destructifs .................................18• Matériaux - Métallurgie - Analyses ..............19• Métrologie - Contrôle Dimensionnel -

Mesures physiques - Vide.............................20

AVRIL 2011

Pr Yves JAYETResponsablescientifique NDT Valor

Michel DescombesDirecteur Générald’INSAVALOR

Présentation

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NDT Valor regroupe le savoir-faire et les compétences de trois labo-ratoires de recherche : MATEIS et CREATIS de l’INSA de Lyon et LCNDde l’Université de la Méditerranée et du Centre de formation END etMétrologie d’INSAVALOR SA. Elle reçoit aussi le soutien de PRO-TISVALOR Méditerranée SAS, la filiale de Valorisation de la Recherchede l’Université de la Méditerranée.

sent d’améliorer la qualité de l’imagerie et dela métrologie associée aux essais. La collabo-ration de plusieurs entités complémentaires(CREATIS, Centre de recherche en ImagerieMédicale, MATEIS, Laboratoire de recherchedans le domaine des Matériaux) permet uneapproche pluridisciplinaire de résolution desproblèmes que posent les nouveaux champs etcontraintes de mise en œuvre des END.

Le second objectif est de proposer une offreintégrée de services en END allant d’une exper-tise matériaux à la mise œuvre d’instrumenta-tions existantes ou conçues en fonction du besoinjusqu’au traitement de l’information et desdonnées. La nature des prestations offertesenglobe la R&D, les essais et mesures, le conseilmais aussi la formation et la qualification desprofessionnels en END.

NDT Valor, des méthodeset des moyens classiques…aux techniques émergentes

NDT Valor

Un pôle de compétences en essais non destructifs fondé sur la recherche et l’innovation technologique

DR

RECHERCHE ET DEVELOPPEMENT

Étude, Développement Mise à disposition de matériels Réalisation de prototypeDéveloppement de capteurs et instrumentation Dimensionnement, conception, modélisation…Aide au transfert technologique

FORMATION – CERTIFICATION

Formation générale en ENDPréparation aux certifications professionnelles :COFREND, ASNT (tous niveaux), CAMARI…Appui à la formation initiale Formation de formateurs Développement de certifications et quali-fications

PRESTATIONS - CONSEIL - ETUDE - EXPERTISE

Essais de faisabilité Mesures, étalonnages, vérificationsMise au point de méthodes Qualification métrologique de processus de moyensRéglementation hygiène et sécurité, environnement

VEILLE DIFFUSION

Veille technologique Diffusion d’information Communication État de l’art

TRANSFERT INTERNATIONAL

Appui à la création d’activitésectorielle Transfert de savoir Accompagnement à l’expor-tationTraductionIntervention à l’étranger

Cette mise en commun des ressources, desmoyens et des compétences répond à

plusieurs objectifs. Le premier est celui desatisfaire aux nouveaux enjeux que repré-sentent les besoins des industriels en Essais NonDestructifs. Ainsi, l’élargissement de l’applica-tion des END à des domaines où ils étaient peuutilisés nécessite une adaptation de mise enœuvre des méthodes traditionnelles. L’évolutiondes matériaux employés dans les industries,comme l’aéronautique, le nucléaire... ne permetplus d’envisager une approche traditionnellebasée sur des modèles simples de phénomèneslinéaires, mais au contraire implique de recon-sidérer la mise en œuvre des END dans uneorientation favorisant la modélisation, la simu-lation, l’utilisation en parallèle de plusieursméthodes associées à la fusion de données. De même, les exigences de performance impo-

MATERIAUX - STRUCTURESAciers, fontes Alliages légers Revêtements multicouches Composites Multimatériaux, collages, assemblages Céramiques, verres, polymères Bétons, plâtres, pierresBois, cartons, matériaux naturelsPoudres, granulats Bio-matériauxSoudures

Analyse vibratoire Courants de Foucault Émission acoustique Endoscopie Étanchéité Magnétoscopie Radar

RadiographieRessuage Thermographieinfrarouge Tomographie X Ultrasons

TRAITEMENT - SYSTÈMESModélisation, simulationTraitement du signal Fusion de donnéesTraitement d’imagesContrôle intégré Instrumentation capteurs Équipements associés prototypes Qualification et métrologie

NDT Valor, une large gamme de services

MÉTHODES - TECHNIQUES

Laboratoires partenaires

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NDT Valor regroupe 3 laboratoires de recherche aux domaines decompétences complémentaires.

CREATIS dispose d'une plateformede développement logiciel commune(CreaTools) et d’un cluster pour lecalcul intensif composé de 27 machinesmultiprocesseurs rassemblant plus des100 cœurs de processeur. L’Unité estégalement impliquée dans plusieursprogrammes européens de calcul surgrilles appliqués au domaine biomédical.

CREATIS est à l’origine de la créationde 3 start-up : Theralys, Intellimed etCIRMA. Les résultats de l’Unité sontégalement valorisés dans le cadre decollaborations ou de transfert vers l’in-dustrie (Siemens, Philips, GE-MS, Guerbet,Theraclion…). 8 brevets ont été déposésdepuis 2001.

L'Unité valide ses travaux amonts grâceà l'imagerie multimodale du petit animal(CERMEP-Animage), à l'imagerie derecherche clinique (CERMEP) et trans-fère vers l'imagerie clinique, en parti-culier vers les imageurs des HospicesCivils de Lyon (MDCT (RX), IRM 1.5T,3T, SPECT, PET,US).

CREATIS est localisé sur plusieurs sitesgéographiques : Campus LyonTech LaDoua à Villeurbanne, Groupement Hos-pitalier Pôle Est (GHPE) à Bron, CentreLéon Bérard (CLB) à Lyon et le Syn-chrotron européen (ESRF) à Grenoble.

10 principales collaborations interna-tionales :- Shanghai Jiaotong University, - Harbin Institute of Technology (Créa-

tion d’un laboratoire internationalassocié à CREATIS),

- National University of Singapore, - Universidad de Los Andes Bogota, - Université Catholique de Louvain, - Technical University of Denmark

Copenhaguen, - Thorax Center Rotterdam,

NDT Valor

L’expertise d’équipes scientifiquespluridisciplinaires

CREATISCentre de Recherche

en Acquisition et Traitementd’Images pour la Santé

CNRS UMR 5220, INSERM U1044,INSA de Lyon,

Université Claude Bernard Lyon 1

CREATIS, Unité de recherche communeà l’INSA de Lyon, à l’Université Lyon 1,au CNRS (UMR 5220) et à l’INSERM(U1044) regroupe environ 200 person-nes dont 60 chercheurs et enseignants-chercheurs permanents et 70 doctorants.C’est une Unité de recherche pluridis-ciplinaire en imagerie médicale regrou-pant des experts en traitement du signalet de l’image, en physique de l’imagerie,en informatique et en médecine.

L'objectif de ses recherches est de répon-dre aux grandes questions posées par laclinique (maladies cardiovasculaires,

maladies de l'os, maladies neuro-dégé-nératives, inflammation...). Ses travaux de recherche ont pour objectifde concevoir, de développer et d’évaluer denouvelles méthodes d'acquisition, demesure ou d'analyse des données.L'unité développe des travaux théoriqueset méthodologiques amonts avec descontributions en simulation in silico(simulateurs de systèmes d'imagerie) eten modélisation des systèmes complexesdynamiques. Les recherches sont menéesdans toutes les modalités physiques del'imagerie médicale : Imagerie par réso-nance magnétique (IRM), spectrométrieRMN, Ultrasons (US RF), RX, RX mono-chromatiques à l'ESRF, Tomographie parémission de positons (TEP), Optique.

CREATIS est composé de 6 équipesde recherche :• Imagerie cœur-vaisseaux-poumons• Images et modèle• Imagerie ultrasonore• Imagerie tomographique et thérapie par

rayonnement• Méthodes et systèmes en IRM et

optique • Imagerie cérébrale

Trajectographie des fibres du cerveau(IRM). Maillage optimal de surface.


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- École Polytechnique Fédérale deLausanne,

- University of California San Francisco, - Stanford University (Stanford Medical

School).

Ses moyens techniques

L'Unité dispose de 3 plateaux techniquesIRM (2T, 4.7T), ultrasons (échographesavec accès aux données sources (RF) etplateforme ultrasonore motorisée) etrayons X.La plateforme IRM de CREATIS estdestiné au petit animal et comprend : • Un système IRM horizontal 4.7T, aimant

Magnex, installé en 2005, avec undiamètre interne du fourreau degradients de 10 cm, d’une intensité de270mT/m, équipé d’une console Bruker.

• Un système IRM horizontal 2T (voisindes valeurs de champ utilisé en milieumédical), aimant Oxford, installé en1994, avec un diamètre interne du four-reau de gradients de 12cm et une inten-sité de 50mT/m, équipé d’une consoleSMIS.

Système IRM horizontal 4.7T

La plateforme IRM est également équi-pée de 2 postes d’anesthésie gazeuse àl’isoflurane pour l’expérimentation ani-male ainsi qu’un ensemble d’antennesradiofréquence et d’appareils de mesures. Les travaux réalisés sur la plateformeIRM permettent le développement denouvelles séquences d’acquisition, laconception de nouvelles antennes spéci-fiques, l’évaluation de méthodes sur desmodèles animaux.

La plateforme ultrasonore de CREATIScomprend :• 2 échographes Ultrasonix 500RP et

Ultrasonix MDP. Ces échographes derecherche sont dits « ouverts » et permet-tent l'acquisition des signaux bruts direc- D

R

tement à la sortie des capteurs (signauxRF). La programmation de la plupart desfonctions de l’échographe est essentiellepour le développement de nouvellesméthodes de caractérisation ou deformation de voie. L'acquisition rapide(1000 images/s), la synchronisationexterne ou l’implantation d’algorithmesdirectement sur l’échographe sont desfonctions qui sont indispensables pourmettre au point des méthodes innovan-tes d’aide au diagnostic.

Écran échographe de recherche.

• Une plateforme de mesure automa-tisée qui permet de piloter par ordina-teur le déplacement axial, longitudinalet transversal des sondes échogra-phiques utilisées pour les acquisitions.

• Un ensemble de matériels, produitset de savoir-faire pour la réalisationde fantômes (objets tests simulant lespropriétés physiques des tissus bio-logiques). De nombreux fantômes sontdéveloppés sur la plateforme poursimuler des organes (peau, prostate,sein…) avec des propriétés spécifiques(élasticité, non-linéarité, diffusionacoustique…). Certains fantômes sontdéveloppés pour être imagés avecplusieurs modalités d’imagerie simul-tanément (US/Optique, US/IRM).

La plateforme d’imagerie par rayons X(cf. page 12)

➟ www.creatis.insa-lyon.fr

MATEISMatériaux :

Ingénierie et ScienceCNRS UMR 5510 - INSA de Lyon

MATEIS est un laboratoire mixte CNRS/INSA de Lyon / Université ClaudeBernard Lyon 1 de 150 personnes environ(la moitié de permanents). Il optimise lespropriétés d’emploi (résistance méca-nique sous diverses sollicitations, corro-sion, viscoélasticité, plasticité…) desmatériaux de structure existants ou viseà en créer de nouveaux, dans un contexted’allègement des structures et de déve-loppement durable.Il étudie les quatre classes de matériaux :métaux, céramiques, polymères, compo-sites sous plusieurs angles : élaboration,observation microstructurale, observationde transformations thermomécaniques ouélectrochimiques in situ, caractérisationnon destructive, modélisation fondée surla microstructure.Les secteurs d’application concernent laproduction d’énergie, l’allègement destransports terrestres et aériens, la santé. Àce titre, la caractérisation non destruc-tive intervient dans le domaine de la détec-tion précoce de défauts dans les pièces destructure (tuyauteries sous pression enmétal ou composites, pièces sollicitées àhaute température). Alliée à l’observationdes mécanismes de dégradation des maté-riaux, elle permet une évaluation fine del’état d’endommagement des pièces etpermet d’envisager une estimation de leurdurée de vie résiduelle.

➟ www.mateis.insa-lyon.fr


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LCNDLaboratoire de Caractérisation

Non DestructiveUniversité de la Méditerranée

Le LCND a été créé en 1989. C’est unlaboratoire de l’Université de laMéditerranée et de l’Ecole Doctorale ED353, et en phase de rattachement au LMA(Laboratoire de Mécanique etAcoustique, CNRS UPR 7051). L’effectif2011 est d’une vingtaine de personnes,enseignants-chercheurs, doctorants, etingénieurs contractuels. Sept thèses ontété soutenues de 2006 à 2010, trois thèsessont en cours.

Le thème de recherche principal con-cerne la caractérisation non destruc-tive par ultrasons des matériaux etstructures, et est organisé autour de4 sous thèmes de recherche : 1. Étude et modélisation des matériaux

et structures2. Étude et modélisation de la propaga-

tion ultrasonore3. Méthodes expérimentales et valida-

tion4. Optimisation du diagnostic

Cette structuration représente la démarchecomplète nécessaire pour la caractérisa-tion. Tout d’abord, il est indispensable dedécrire le matériau à l’échelle ultrasonore,selon sa géométrie, son état mécanique,ses propriétés physico-chimiques,… Il fautensuite prendre en compte les interactions(linéaires ou non) entre l’onde ultrasonoreet cette description du matériau, en termesde diffusion, vitesse, atténuation, bruit destructure, déviation,… Les deux autressous-thèmes, concernant le développementde moyens expérimentaux et d’analyse desdonnées indispensables à la validation desmodèles développés précédemment, fontpartie des atouts et des spécificités recon-nues du LCND.

Le laboratoire a le plus souvent travailléen partenariat avec des industriels possé-dant une forte capacité R&D comme leCEA et EDF. Citons notamment deuxpartenariats forts et durables, avec le

CEA Cadarache sur le développement deméthodes d’évaluation ultrasonore pourl’inspection en service et la surveillancecontinue des réacteurs refroidis parsodium liquide (IVème Génération), etavec EDF R&D pour la caractérisationultrasonore des soudures et du béton.

On peut aussi citer des travaux dans desprojets ANR « ACTENA : évaluation dela contrainte dans des bétons » « SENSO :stratégie de fusion de données de CNDsur béton » « SISTAE, bruit de structureet probabilité de détection» ou des projetsFUI comme « CRISTAL : caractérisa-tion de la position des fibres dans uncomposite carbone thermoformé ».

Le laboratoire est pilote d’un projetRGCU (ACDC/C2D2), et du projet ANR2011 MACS-ADH sur la caractérisationdu collage. Il participe aussi à deux autresdossiers ANR pour 2011 (EVADEOS etMOSAICS). Il a eu la responsabilité duThème « Bruit de Structure » dans le GDR2501 « Ultrasons », et collabore avec diffé-rents laboratoires universitaires : LMA(UPR 7051 Marseille), MATEIS (UMR5510, INSA de Lyon), CiNam (UMR3118), CREATIS (URA 1216, INSA deLyon), Los Alamos National Laboratory(USA), Sungkyunkwan University (Coréedu Sud), le Département de Génie Civil,

Université de Sherbrooke (Canada). Citonségalement les partenariats passés etprésents avec : CEA Cadarache, CEASaclay, CEA Valduc, CEREM, CETIM,CT.TuilesBriques Paris, CREUSOTFORGE (AREVA), COMEX NU-CLÉAIRE, CREAS Ascometal, EURO-COPTER, MBDA, SNECMA, EADS,EDF Direction des Etudes et Recherches,LCPC, EDF CEIDRE, CTCPA Avignon,IRSID, TECHNICATOME, Sonaxis, …

Le LCND a organisé plusieurs colloques,dont Diagnobéton 2007, congrès initiépar les collaborations entre les pays fran-cophones sur le Contrôle Non Destructifet l’Instrumentation des ouvrages d’art,la XIII International Conference onNonlinear Elasticity in Materials 2008,le 1er séminaire CEA-LCND (2009) surles besoins en contrôles ultrasonores pourles réacteurs nucléaires refroidis par dusodium liquide.

Les enseignants-chercheurs du LCNDsont fortement impliqués dans l’ensei-gnement du CND, en formation initialeet continue (Master Recherche Marseille,Ingénieurs IT2I PACA, ESIL, PolytechGC, IUT GMP Aix, INSACAST Lyon).

➟ www.lcnd.fr

DR


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Associé à ces 3 laboratoires, NDT Valor comprend également un Centre de Formationen Essais Non Destructifs et Métrologie. Ce centre, spécialisé dans le transfert de compétence, l’intercomparaison des métho-des et de métrologie assure des prestations de formation, de conseil, de développe-ment d’instrumentation, de métrologie et de qualification pour toutes méthodes ■

Centre de formation en Essais Non Destructifs

et métrologie-Insavalor

Avis d’experts

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Structural Health Monitoring(Contrôle de Santédes Structures)(1)

U n axe de recherche fort de MATEIS-ENDV est le Structural Health

Monitoring, pour lequel il a été un parte-naire important dans deux programmesde recherche européens (DAMASCOSet ADVICE).En accord avec la démarche scientifiquede cette équipe de recherche, notredomaine de compétences dans le SHMs'étend de la définition et la réalisationde l'instrumentation optimale pour uneapplication donnée, à la définition etl'évaluation de paramètres d'endomma-gement en passant par la simulationnumérique de l'interaction entre les ondesguidées mises en jeu et le défautrecherché (Fig. 2).

Un aller-retour permanent entremodélisation et expérience permet decomprendre et interpréter les signaux

observés, en vue de l'extraction des para-mètres d'endommagement pertinents.Cette démarche est rendue possible parl'expertise que MATEIS-ENDV a acquiseau cours des années dans le calcul despropriétés dispersives des ondes guidées,dans les moyens de les exciter et de lesdétecter, ainsi que dans les techniques detraitement et d'analyse du signal.On peut par exemple voir sur la figure 3,le principe du déploiement d'un réseaude capteurs sans-fil intégrés sur unestructure composite. Des travaux récentsont vu la conception de capteurs auto-alimentés, pour mieux répondre à l’exi-gence de faible poids et d’encombrementde systèmes aéroportés.Pour chaque application, nous proposonset évaluons les performances d'indica-teurs d'endommagement à partir dessignaux enregistrés sur les élémentsrécepteurs du système. Le but de ce genrede démarche est de fiabiliser un systèmeintégré assurant le monitoring de l'en-dommagement en temps réel.

Imagerie par ultrasons et caractérisation non-destructive

MATEIS-ENDV a depuis de nombreusesannées développé des compétences dans lesEssais Non Destructifs.Dans toutes ses activités de recherche,MATEIS-ENDV s'appuie sur une bonnemaîtrise des techniques expérimentalesassociée à une connaissance approfondiedes modèles de propagation ultrasonore.Ainsi, plusieurs systèmes d'imagerie à based'ondes de volume, mais également d'ondesguidées ont été développés et utilisés pourdes applications de détection de défauts danstoutes sortes de matériaux (métaux, céra-miques, composites, multicouches...). Deuxdispositifs de microscopie acoustique sontégalement disponibles et peuvent fonctionneren mode imagerie pour détecter et caracté-riser la topographie ou les variations depropriétés superficielles des échantillons, maiségalement en mode mesure de propriétéslocales par la technique bien connue d’in-version de la signature acoustique V(z).

MATEIS – Matériaux : Ingénierie et Science

Activités dans le domaine de la caractérisation non destructive

DR

Fig. 1 : Structure composite équipéed'un réseau de capteurs.

Fig. 2 : Simulation de l'interaction des ondes de Lamb avec un défaut, avec l’aimable autorisation de CENAERO

(dans le cadre du projet ADVICE).

Avis d’experts

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DR

Interface d'un code d'analyse des images. Système de caractérisation globale des matériaux anisotropes.

DR

Coefficient de transmission d'une lame orthotrope. Décomposition d’un faisceau ultrasonore en spectre angulaire d'ondes planes.

DR

Fig. 3 : Principe d'un système de SHM sans-fil. Évolutions comparées de neuf différents indicateurs.

Ces dispositifs expérimentaux permettentde mettre en œuvre des techniques etméthodes de CND, existantes ou bien misesau point pour le besoin d'un sujet de

recherche particulier.Au niveau de l'exploitation des donnéesacquises, MATEIS-ENDV utilise de multi-ples techniques de traitement et d'analyse

des signaux : analyse spectrale, ondelettes,transformées de Hilbert.Une des activités importantes de MATEIS-ENDV est la caractérisation de matériaux

Avis d’experts

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anisotropes. Cela consiste d'une part, àmesurer les vitesses des ultrasons dans denombreuses directions de propagation et àappliquer une technique de résolution duproblème inverse, le plus souvent grâce àun algorithme d'optimisation (Gradientsconjugués, Levenberg Marquardt, Algo-rithme Génétique).D'autre part, pour déterminer l'atténuationdans les milieux anisotropes, la propaga-tion du faisceau ultrasonore est simulée pardécomposition en spectre angulaire d'ondesplanes et le résultat est comparé au faisceauexpérimental transmis.

Émission acoustique et identification des modes

d’endommagement(2)

Les secteurs d'application concernent laproduction d'énergie, l'allègement destransports terrestres et aériens, la santé. Ace titre, la caractérisation non destructiveintervient dans le domaine de la détectionprécoce de défauts dans les pièces de struc-ture (tuyauteries sous pression en métal oucomposites, pièces sollicitées à haute tempé-rature). Alliée à l'observation des méca-nismes de dégradation ou de fissuration desmatériaux, elle permet une évaluation finede l'état d'endommagement des pièces etpermet d'envisager une estimation de leurdurée de vie résiduelle, notamment encouplant les techniques de contrôle nondestructifs avec des modèles statistiques oude mécanique probabiliste de l'endomma-gement. Le suivi de l'émission acoustique (EA) desmatériaux ou des structures est un moyenbien adapté pour suivre les dégradations oules endommagements dans les matériauxou les structures en service. Les mécanismesd’endommagement s’accompagnent delibération d’énergie sous forme d’ondesacoustiques. Des capteurs résonnants oularge bande, disposés à la surface de la struc-ture permettent d'enregistrer les salves d'EA.Après une longue période où les travauxdans ce domaine de l'émission acoustiqueétaient concentrés sur la détection de phéno-mènes de dégradation ou de fissuration, lesrecherches (dans le groupe "Essais NonDestructifs & Prévision de la Durée de Vie")se sont tournées ces dernières années versle développement d'approches quantitativesqui permettent d'identifier les modes d'en-dommagement ou de dégradation sourcesd'émission acoustique, d'estimer l'état d’en-

dommagement correspondant, et de déve-lopper des modèles de calcul de la durée devie. L'idée est de prévoir la durée de vied'une pièce en service en analysant soncomportement durant la sollicitation. Eneffet, les événements endommageant seproduisant au début de la mise en serviceinfluent fortement sur la durée de vie, onpeut les qualifier d'évènements précurseurs.La connaissance de ces derniers est alorsindispensable à l'évaluation de la durée devie restante. La réponse à ces questions nécessite la miseau point de méthodes de classification dessignaux, c'est-à-dire : - Regrouper les signaux d’EA ayant des

caractéristiques semblables par uneméthode de classification non superviséeafin d’identifier la signature acoustiquedes différents mécanismes d’endomma-gement.

- Développer la méthode de classificationen créant une bibliothèque de signauxlabellisés permettant de passer à une clas-sification supervisée pouvant être utiliséeen temps réel. Une fois que la signatureacoustique des mécanismes source estidentifiée, une bibliothèque de signaux estdisponible afin d’identifier en temps réelle mode d’endommagement et d’estimersa sévérité. Il suffit alors de comparer lesignal reçu à ceux de la bibliothèque(cf. figure 1).

La méthodologie étudiée nécessite :a)La définition des descripteurs des signaux

d’EA à utiliser : en effet, il est souventnécessaire de définir de nouveauxdescripteurs en raison de la forte corré-lation qui existe entre les paramètresmesurés en temps réel ;

b)Le choix et l’optimisation des classifi-cateurs ;

c)La validation de la partition en classesdes données. Les similitudes observéesentre les signaux d’une même classecorrespondent-elles réellement à unmême phénomène physique ou inverse-ment les différences enregistrées entre lesclasses correspondent-elles à différentsmécanismes d’endommagement ?

d)La labellisation des classes ; cette dernièreétape est souvent délicate. Elle consisteà attribuer à une classe un (ou plusieurs)mécanisme source. Elle nécessite uneanalyse fine des données mécaniques etde l’endommagement des matériaux àl’aide de la microscopie.

Un algorithme de classification résultantde la combinaison de différents classifi-cateurs (classification hiérarchique ascen-dante, analyse en composante principaleet l’algorithme des k-moyenne optimisépar un algorithme génétique) [Huguet2002, Godin 2004-2005, Moevus 2007,Sibil 2010] a été développé. L’émissionacoustique, une fois qu’elle est bien carac-térisée, peut devenir un outil prédictif[Momon 2010, Deschanel 2009] ■

(1) Par Philippe GUY et Thomas MONNIER

du laboratoire MATEIS-ENDV(Evaluation Non Destructive

& Durée de Vie) – CNRS 5510 de l’INSA

de Lyon.

(2) Par Nathalie GODIN,Stéphanie DESCHANEL,

Jacques LAMON.

DR

Figure 1 : Identification des modes d’endommagement à partir des signauxd’émission acoustique.

Avis d’experts

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P ar exemple, nous développons àCREATIS des méthodes d’élasto-

graphie qui permettent de caractériser lespropriétés d’élasticité des tissus à partirdu traitement des images ultrasonoresacquises sur nos échographes. Pourévaluer les performances de ce type deméthode, nous avons réalisé un ensem-ble de fantômes possédant des valeursd’élasticité différentes. À partir de poudre d’alcool polyvinyliquediluée à 10 % dans de l’eau distillée etchauffée à une température proche de100° C, nous réalisons une solution quiest moulée puis placée dans un congé-lateur. Les fantômes sont soumis à unnombre variable de cycles de congéla-tion/décongélation qui vont faire varierla dureté des gels.

La figure suivante montre qu’entre 2 et5 cycles de congélation, le moduled’Young du fantôme varie entre 65 kPaet 167 kPa. Ces mesures sont réaliséesau laboratoire à partir d’un dispositif

CREATIS – Centre de Recherche en Imagerie Médicale

Caractérisation mécanique et par élastographie de gels d’alcool polyvinylique

L’équipe Imagerie Ultrasonore de CREATIS développe des fantômesphysiques en gel d’alcool polyvinylique pour imiter les tissus mousbiologiques. Ces fantômes sont utiles pour valider les méthodes detraitement du signal et de l’image qui seront ensuite appliquées auximages provenant des échographes cliniques.

Avis d’experts

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automatisé qui est composé d’un moteurde déplacement pas à pas comprimant lefantôme et d’un capteur de pression pourmesurer la force appliquée. La repro-ductibilité varie de 2 à 8 % indépen-damment du nombre de cycle subit.

Cette mesure simple à réaliser, nous apermis de montrer la stabilité à longterme des gels de polyvinyle-alcool et deleurs modules d’Young pour les utiliserde manière fiable après une période deplusieurs mois.

Ces gels ont été également imagés avecles échographes du laboratoire pourcalculer des élastogrammes. Ce typed’imagerie permet par exemple de diffé-rencier les tissus sains et ceux patholo-giques. Un exemple présenté sur la figurepage 10 (en bas) montre à gauche uneimage de déformation du milieu conte-nant une inclusion et à droite une imageultrasonore classique du même fantôme.Grâce aux connaissances techniquesacquises sur des gels imitant les tissusmous biologiques, la reconstruction 3D

Courbe de classification des objets caractérisant les surfaces de poutre en unités non communiquées (données confidentielles).

du module élastique de fantôme physiqueet maintenant possible ■

Didier VRAY, CREATIS

de comportement de poutre sur banc desévérisation pour différents lubrifiants.Voici un exemple d’images que va fournirl’industriel, sur lesquels des algorithmesde traitement d’images permettront decaractériser l’état des poutres.

Par traitement d’images, on choisit leszones d’intérêts pertinentes qui permet-tront de quantifier les paramètres perti-nents pour la classification des lubrifiantsétudiés ■

Dans ses missions de transfert industrielet de valorisation, CREATIS réalise desexpertises avec des industriels dont ledomaine d’activités ne touche pas néces-sairement l’imagerie médicale.À titre d’exemple, on présente ici une étude

Caractérisation de surfaces par imagerie

Références : F. Duboeuf, A. Basarab, H. Liebgott, E. Brusseau,P. Delachartre, and D. Vray, “Investigation ofPVA cryogel Young’s modulus stability with time,controlled by a simple reliable technique”, J Med Phys, vol. 36, no. 2, pp. 656-661, 2009 .G. Said, O. Basset, J. M. Mari, C. Cachard,E. Brusseau, and D. Vray, “Experimental threedimensional strain estimation from ultrasonicsectorial data”, Ultrasonics, vol. 44, pp. 189-193, May, 2006.

➤

Guy COURBEBAISSE - CREATIS

Avis d’experts

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DR

Reconstruction tomographique d’une pièce fritée sans (à gauche) et avec (à droite) compensation du rayonnement diffusé (images acquises

avec une haute tension de 400 kV).

DR

Imagerie Bimodalité US/Optique sur un fantôme de prostate.

DR

Segmentation d’un volume d’imagesUS 3D d’embryon de souris

pour la quantification du développement embryonnaire.

DR

Spectres proton des métabolitescérébraux mesurés in vivo parspectroscopie 2D de résonance

magnétique.

DR

Simulation rapide d’imageradiographique sur processeurs

graphiques (cadence vidéo).Application à l’apprentissage du geste

chirurgical sous fluoroscopie.

DR

Illustrations de résultats scientifiques

La micro-tomographie synchrotron a permis, pour la première fois,

de visualiser et d’analysersimultanément la microstructure

osseuse et le système micro-vasculaire.

➤

La plateforme d’imagerie par rayons X de CREATIS

La plateforme d’imagerie par rayons X de CREATIS est répartie sur plusieurs sites :- L’équipe “imagerie tomographique et thérapie par rayonnements” est directement associée à

l’ESRF (European Synchroton Radiation Facility) de Grenoble (microtomographie, contraste dephase) et au plateau technique du Centre Léon Bérard de lutte contre le cancer (CT, CT 4D,CBCT).

- La plateforme d’imagerie par rayons X comprend également sur le site LyonTech La Doua àVilleurbanne une enceinte d’irradiation (blockhaus) avec plusieurs tubes à rayons X (gammede tension de 20 kV à 450 kV) et différents détecteurs (caméra à reprise d’écran, amplificateurde brillance, panneaux plans) permettant d’effectuer des acquisitions en radioscopie (2D) ettomodensitométrie à faisceau conique.

Une part importante des activités du groupe est dévolue à la mise au point d’outils de simulation(participation à la collaboration openGATE, http://www.opengatecollaboration.org/) devisualisation 4D (plateforme vv, http://vv.creatis.insa-lyon.fr) et de reconstruction (librairie rtk,http://www.creatis.insa-lyon.fr/~srit/rtk/), indispensables pour concevoir et optimiser denouveaux systèmes d’imagerie.

Avis d’experts

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Caractérisation ultrasonore des soudures multi-passes

d’acier inoxydable austénitique(1)

Propagation ultrasonore simulée dans une soudure.

L e LCND a développé avec EDF lemodèle MINA qui décrit l’orientation

locale de la microstructure à partir des infor-mations du cahier de soudage (forme de lasoudure et des passes). Il a été montré quecette orientation est gouvernée par l’épitaxie,le gradient de température, et la croissancesélective entre les grains. La connaissancede la direction des grains permet de remon-ter aux constantes d’élasticité. On prévoitainsi les phénomènes de déviation et de divi-sion du faisceau ultrasonore.

Caractérisation ultrasonoredu béton(2)

L’exploitation de modèles d’homogénéisa-tion dynamiques a été étudiée sur deséprouvettes de ciment ou béton avec desbilles de polystyrène expansées, et de verre.Ces billes représentent un ensemble dediffuseurs moyens équivalent à un ensemblede fissures de morphologies aléatoiresorientées aléatoirement dans la matrice.Ceci a permis de valider le modèle de

La prise en compte de la réalité de la pièce à caractériser est un pointfort du LCND. On cherche à décrire le matériau (et donc la struc-ture) à l’échelle ultrasonore pour améliorer le potentiel de caractéri-sation. On présente quelques exemples de cette démarche.

Waterman et Truell dans les milieux à forttaux de diffuseurs.

Comportement non linéaire d’un béton endommagé.

Des travaux concernant l’étude de l’acous-tique non linéaire pour la caractérisation dubéton sont menés depuis quelques années, encollaboration avec EDF et le LANL (USA).Milieu fortement hétérogène et microfissuré,le béton exhibe un comportement fortementnon linéaire caractéristique des matériaux dits«non classiques». Nous avons montré que ces

indicateurs ont une sensibilité souvent décu-plée face à l’endommagement par rapport auxmesures standard de vitesse ou d’atténuation.Les études récentes concernent les fissuresfermées ainsi que certaines pathologies (carbo-natation) difficilement détectables jusqu’a-lors, et montrent l’intérêt de ces indicateurspour le CND du béton.

Caractérisation ultrasonore dans le sodium liquide(3)

Dans le cas de l’inspection en service desfuturs réacteurs nucléaires refroidis par lesmétaux liquides, l’interface liquide-maté-riau à inspecter est dite composite (liquide-gaz-solide) pour le faisceau ultrasonore.Des rugosités modèles ont été étudiées etles expériences en sodium ont été rempla-cées par une manipulation équivalente plusfacile en eau avec des substrats siliciumrendus hydrophobes. Un modèle a été mis au point en définis-sant une raideur mécanique créée par unréseau de poche de gaz à une interfaceliquide - solide. Un autre objectif est lacaractérisation de bulles de gaz dans lesodium liquide. Une expérimentation pardiffractométrie laser a été menée pourvalider une mesure optique développéepour calibrer les mesures ultrasonores. Lecaractère fortement non linéaire d’une bulleexcitée à sa fréquence de résonance aconduit à utiliser une méthode fondée sur leprincipe d’interaction d’ondes. On a ainsipu reconstruire des histogrammes des rayonsd’une population de microbulles en accord

LCND – Laboratoire de Caractérisation Non Destructive

Caractérisation ultrasonore des matériaux et structures réels

Principe du mixage de fréquences.

Avis d’experts

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avec les histogrammes optiques de référence.Les résultats ont permis un dépôt de brevet.

Caractérisation ultrasonore du déplacement de fibres(4)

Dans le cadre d’un projet FUI, on s’inté-resse à la caractérisation des produits encomposite carbone réalisés par Thermo-formage. On étudie notamment le dépla-cement des fibres qui pourrait apparaîtrelors de la fabrication des pièces. Un modèle

Expérimentation, validation,optimisation du diagnostic de CNDLe LCND a développé des expérimentationsinnovantes et des méthodes de traitement numé-rique de données originales, pour résoudre descas complexes de caractérisation de matériauxet structures réels. On présente quelques exem-ples de cette démarche.

Couplage mesures optiques et acoustiques(5)

Une expérience de visualisation en eau, appeléeOMICA, a été mise au point dans le cadre d'unprojet permettant la visualisation de bulles auniveau d’une surface solide par des moyensoptiques. Une caméra haute résolution coupléeà un microscope longue distance a permis d’ob-tenir des images de rainures micrométriques,où le gaz reste piégé par la rugosité. Ellespermettent de conclure sur la coalescence despoches de gaz, et leur évolution sous ultrasons.Un autre banc acousto-optique MESANGE (cf.photo de couverture) a été réalisé avec pourobjectifs de générer un nuage de bulles repré-sentatif de l’engazement du sodium liquide desréacteurs nucléaires à caloporteur sodium, decontrôler de façon fiable les caractéristiques dunuage généré, et de valider la mesure de l’his-togramme des rayons des bulles et taux de videvia le mixage de deux fréquences.

Problèmes inverses pour la caractérisation des soudures(6)

Deux modèles complémentaires permettent deprévoir la propagation ultrasonore dans lessoudures : ATHENA (EDF) est un codeéléments finis qui simule la propagation ultra-sonore et le modèle MINA (développé par leLCND) qui prédit l’orientation des grains de

de propagation multicouches a été adapté àce matériau et ce défaut. L’accent est parti-culièrement mis sur les formes complexesde pièces et le remplacement des procéduresultrasonores traditionnelles lentes et parfoisendommageantes (couplant) ■

(1) G. CORNELOUP, C. GUEUDRÉ,J. MOYSAN, MA. PLOIX,

I. LILLAMAND(2) V. GARNIER, JF. CHAIX, C. PAYAN

(3) J. MOYSAN, C. PAYAN(4) C. GUEUDRÉ, G. CORNELOUP

Déplacement de fibres de carbone.

thermographie Infra Rouge,résistivité, capacité). Letraitement statistique desdonnées a permis de sélec-tionner les observables (ré-sultats des mesures nondestructives) à partir decritères fondés sur les varia-bilités intrinsèque et spatialeet sur la sensibilité des obser-vables face aux pathologies.

Le LCND a élaboré une stratégie de fusion desdonnées fondée sur la théorie des possibilités etla logique floue, dans le but d’estimer deux indi-cateurs simultanément.

(5)C. PAYAN, J. MOYSAN(6)C. GUEUDRÉ, J. MOYSAN,

G. CORNELOUP(7)MA. PLOIX, V. GARNIER

Résultats de fusion pour la porosité et la saturation en eau.

la soudure. Nous proposons une optimisationdes paramètres de refusion et d’inclinaison despasses du modèle MINA à partir d’uneapproche d’inversion, permettant de perfec-tionner le modèle direct. La méthode d’inver-sion basée sur les algorithmes génétiques apermis de trouver la solution de l’inversion avecprécision. Cette démarche d’inversion a ensuiteété appliquée à l’ordre d’enchaînement despasses de la soudure, pour trouver l’ordre d’en-chaînement des passes non inscrit dans le cahierde soudage, ou de manière erronée.

Fusion de données pourla surveillance des ouvrages d’art(7)

L'expertise du LCND dans le domaine de lafusion de données de CND a permis de proposercet axe de recherche dans le cadre du projetANR SENSO. Des indicateurs de pathologieset de durabilité d’une structure sont évalués pardes mesures non destructives : porosité, teneuren eau, teneur en chlorures, rigidité, résistancemécanique, front de carbonatation. Différentestechniques de CND ont été mises en œuvre parles différents partenaires (ondes électromagné-tiques radar, ondes mécaniques ultrasonores,

Recherche de l’ordre exact des passes.

Cette stratégie permet de gérer les conflitsamenés par les imprécisions des données d’en-trée, du fait en particulier de la forte hétérogé-néité du béton, et des interdépendances nonmaîtrisables entre les différents indicateurs ■

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Les dispositifs électriques sont toujoursplus présents dans tous les domai-

nes industriels et domestiques. Quelleque soit leur échelle, leurs principes etperformances sont conditionnés par lesphénomènes électromagnétiques. Par ailleurs, en matière de formationsinitiale et continue, l’électromagnétismeest souvent perçu comme une disciplinedifficile en raison des notions abstrai-tes utilisées (champs, flux) et du for-malisme mathématique (vecteurs etscalaires, équations différentielles ouintégrales).

Le CND par méthodes électromagné-tiques (Magnétoscopie, Courants deFoucault, Méthode électrique) n’échappepas à cette contrainte. Globalement, cesméthodes mettent en jeu des notions decourant (injecté ou induit) et de champmagnétique, mais les exploitent demanière différente (perturbation de l’uneou l’autre de ces grandeurs par le défaut,mesure directe ou indirecte). Les fameu-ses équations de Maxwell illustrent lacomplexité des phénomènes, comme leconfirment les signatures de défauts enCourants de Foucault. Les performancesde ces méthodes dépendent de la loca-lisation et de l’orientation du phénomène« principal » par rapport au défaut,c’est-à-dire de divers paramètres géomé-triques et physiques du capteur et de lapièce contrôlée.

La résolution « exacte » des équations deMaxwell, c’est-à-dire la modélisation ou

simulation numérique avec des logicielsfait partie des outils dont dispose ledomaine du CND pour concevoir descapteurs performants, pour prédire laréponse des capteurs et aider à la détec-tion des défauts in situ (problèmeinverse), et plus simplement pour lacompréhension des phénomènes.

Ces logiciels s’appuient sur les nom-breux travaux de recherche qui sontmenés au niveau national et au niveauinternational depuis une vingtaine d’an-nées, et peuvent se répartir en plusieurscatégories :

- Des logiciels généraux de « calcul dechamps » 3D (exemple : le logicielFlux), dédiés au départ à la simulationde dispositifs électriques de tous types,principes, structures, dimensions, maté-riaux,... Le CND électromagnétiqueconstitue un domaine d’utilisationparmi d’autres. Sa spécificité (fissurede très faible épaisseur, faibles varia-tions des grandeurs,…) a imposé ledéveloppement de démarches et demodules plus adaptés. Ces logicielsutilisent principalement la méthode desEléments Finis.

- Des logiciels 3D conçus spécifi-quement pour le CND (exemple : lelogiciel CIVA) et adaptés à des confi-gurations classiques : capteur absolu/différentiel,… multi-capteur, formes defissures, déplacements,... Ces méthodes« semi-analytiques » sont basées notam-

ment sur des formulations intégrales devolume. Limités au départ à des struc-tures types (plaque, cylindre, capteurssimples, matériaux non magnétiques),ces logiciels s’enrichissent réguliè-rement pour mieux répondre à lademande, sans toutefois permettre depouvoir traiter à priori des structuresabsolument quelconques.

Parallèlement à ces 2 catégories complé-mentaires de logiciels 3D, qui impliquentlogiquement des temps de calcul nonnégligeables et un minimum de connais-sances sur les méthodes numériques, une3e catégorie dédiée à la formationtrouve sa place. Dans ce cas, la mé-thode de calcul doit être transparentepour l’utilisateur, et le calcul instan-tané mais précis. Même avec les perfor-mances actuelles des PC, ils ne peuventconcerner à priori que des géométriessans fissure. Le nombre de paramètresréglables est volontairement limité, et lesgéométries prédéfinies. Ces logicielss’appuient sur :

- le fameux modèle de Dodd, c’est-à-diredes solutions analytiques des équationsde Maxwell limitées uniquement àcertaines structures cylindriques.

- la résolution numérique 2D ou 3Daxisymétrique des équations de Maxwellpar Eléments Finis, qui offrent plus desouplesse par rapport à Dodd, notam-ment pour la prise en compte dediverses structures de capteurs et de

AMPÈRE – Génie Electrique, Électromagnétisme, Automatique, MicrobiologieEnvironnementale et Applications

Contrôles Non Destructifspar méthodes électromagnétiques, Modélisation numérique et Formation

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géométries étudiées. Par exemple, lelogiciel Coufou a été conçu dans cetesprit et a été introduit depuis long-temps en formations initiale et continue.

Depuis plus de 10 ans en effet, dans lecadre des formations Courants de Foucaultniveaux 2 et 3 organisées par INSA-VALOR, une demi-journée est consacréeà la modélisation. A cette occasion, lespersonnes en formation utilisent des logi-ciels Eléments Finis Coufou et Efchin(laboratoire Ampère) pour visualiser lesphénomènes (répartition du champmagnétique et des Courants de Foucault,effet de peau), et mieux comprendrel’impact des principaux paramètres :conductivités électriques et perméabilitésmagnétiques des matériaux, fréquence,voisinage de matériaux de natures diffé-rentes (fig. 1), structures des capteurs(bobine seule ou avec circuit magné-tique). Cette demi-journée de modélisation,pendant laquelle paradoxalement l’utili-sation de la théorie est presque inexis-tante, se révèle tout à fait complémentairedes différentes parties d’une formationen CND par Courants de Foucault, undomaine par nature expérimental ■

Noël BURAISLaboratoire Ampère

Professeur à l’Université Claude Bernard Lyon 1

Figure 1 : Visualisation de l’effet respectif des matériaux dans un contrôle par Courants de Foucault d’un assemblage riveté de plaques aluminium - Influence du rivet : (a, b) titane, (c, d) ferromagnétique -

Représentation dans un plan de coupe : (a, c) lignes de champ magnétique, (b, d) densité de courant de Foucault.

a b c d

AMPERE

Le Laboratoire AMPERE est contractualisé avec le CNRS – UMR 5005 et 3 établissementsLyonnais : Université Claude Bernard Lyon 1, Ecole Centrale de Lyon et INSA de Lyon. AMPEREcompte près de 180 collaborateurs. L’objectif général des recherches menées à AMPEREconsiste à gérer et utiliser de façon rationnelle l’énergie dans les systèmes en rela-tion avec leur environnement.

Le Laboratoire est structuré en 3 Départements scientifiques :

Énergie électrique : créer et optimiser les dispositifs de transport, de distribution et deconversion de l’énergie Électrique.

Bio-ingénierie : faire émerger des concepts fondamentaux, des méthodes et des applica-tions en bio-ingénierie par une synergie entre le Génie Electrique, la Science des micro-systèmes et la Biologie.

Méthodes pour l’Ingénierie des systèmes : développer des méthodologies d’analyse etde synthèse pour une conception maîtrisée intégrant les contraintes de commande, de fiabi-lité et de suivi des systèmes multi-physiques.

Les recherches menées couvrent un large spectre : de l'automatique au génie électrique,en passant par l'électromagnétisme et la microbiologie environnementale, du composant ausystème, du statique aux hautes fréquences (GHz), du fondamental aux applications.

Les domaines concernés : Matériaux du Génie électrique, Électronique de puissance, Haute-tension, Compatibilité électromagnétique, Modélisation électromagnétique, Contrôle-commande, Mécatronique, Fluid power, Robotique médicale, Diagnostic et sûreté defonctionnement, Ingénierie écologique, Transferts de gènes et adaptation bactérienne,…

➟ www.ampere-lyon.fr

Avis d’experts

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L ’intégration des concepts de la métrologiedans le domaine des Essais Non Destructifs

est longtemps restée confidentielle et limitée àdes applications particulières. Depuis unedizaine d’années, la demande en termes dequalité de mesure se confirme.Qualifier une mesure ou un essai nondestructif demande, comme dans d’autresdomaines, une double compétence : celle dumétrologue rompu à la démarche de l’estima-tion des sources d’erreur et des incertitudes ainsiqu’au choix d’un traitement statistique adapté,mais aussi celle du spécialiste en Essai NonDestructif qui doit connaître les principesphysiques de la méthode utilisée, mais aussi seslimites de performances dans le contexte d’uti-lisation.La spécificité d’un Essai Non Destructif, quiinfluence fortement sur sa qualification métro-logique, est que l’on est typiquement dans une

Comme tout secteur industriel mettant en œuvre des essais et des mesures,les différents fournisseurs de prestations de services en Essai Non Destructifdoivent garantir le niveau de qualité des résultats rendus.

situation de mesure très indirecte et dans le casd’un problème inverse ou si il est mal abordé, ilprésente le risque que l’incertitude sur lesinconnues deviennent prépondérantes sur lesobservations et par là rendent obsolète l’esti-mation d’une incertitude.La prise en compte conjointement des limitesdu modèle physique de détection et de caracté-risation sur lequel s’appuie la méthode, avec ladémarche métrologique, est une nécessité pouréviter les erreurs ou des conclusions débouchantsur de la sur-qualité.La plateforme NDT Valor développe cette doublecompétence au travers d’expertises complé-mentaires :- capacité à modéliser le phénomène physique mis

en œuvre dans l’application d’une méthode, - expérience pratique des limites de la méthode, - pratique métrologique et savoir-faire relatif au trai-

tement mathématique des données.

NDT Valor

Métrologie des Essais Non Destructifs

NDT Valor

Les ondes HF et UHF en Contrôle Non Destructif

Nous avons expérimenté sur plusieurs applica-tions cette approche et nous avons notammentengagé une étude sur l’analyse métrologique desrésultats de mesure par ultrasons mettant enœuvre des transducteurs multiéléments.Les premières phases de cette étude ont montréles apports de cette technologie et quelquesorientations qui devraient être envisagées pourla mettre en œuvre dans un objectif d’optimi-sation des performances ■

Appareil US multi éléments.

Les progrès dans la miniaturisation des systèmesélectroniques, notamment dans le domaine desfréquences élevées rend possible l’explorationdes potentialités de la partie du spectre électro-magnétique au-delà de celui des Courants deFoucault traditionnels. Envisager une fréquence d’émission dans laplage comprise entre la centaine de Mégahertzet de Gigahertz offre de nouvelles perspectivestant sur l’interaction onde matériau et les infor-mations que l’on peut en déduire des hétérogé-néités détectées que sur l’investigation dematériaux auquel les Courants de Foucault« classiques » ne pouvaient prétendre.Augmenter la fréquence entraîne en premier lieupour les matériaux métalliques (conducteur) unebaisse de la profondeur de pénétration standardδ, ainsi à 100 Mégahertz elle est dans l’alumi-nium de l’ordre de quelques centièmes de milli-mètres, et passe à quelques micron-mètres à10 Gigahertz : l’interaction onde/défaut s’en

trouve fortement modifiée. Par contre, les maté-riaux diélectriques et faiblement conducteurs,transparents aux fréquences Courants deFoucault, peuvent alors interagir avec des ondesde fréquences plus élevées.Il est possible d’identifier plusieurs modes d’in-teraction en fonction des paramètres tels que laconductivité électrique, les propriétés diélec-triques (permittivité/angle de pertes), épaisseurà investiguer et leur valeur relative par rapportà la fréquence.Il devient ainsi possible soit de s’intéresser aucontrôle de matériaux, qui étaient hors du champclassique des Courants de Foucault, soit d’effec-tuer des investigations classiques avec une inter-action onde défaut différente.Ainsi, nous nous intéressons aux potentialitésde ces fréquences sur des matériaux tels que :les plastiques, composites isolants ou partielle-ment conducteurs, dérivés de produits naturels,mais aussi sur leurs apports dans l’investigation

de matériaux plus classiques comme la surfacedes métaux et alliages. Un des avantages de ces méthodes et qu’elles nenécessitent pas un milieu de couplage au travers d’uncontact solide (ou liquide) entre le capteur et le maté-riau à tester ; elles peuvent donc s’appliquer poten-tiellement à une grande variété de surfaces. Lorsque la fréquence augmente, il est nécessairede tenir compte de la dimension relative entre lalongueur d’onde et le dispositif d’émission-récep-tion, phénomène inexistant à plus basse fréquence.Cette contrainte impose de reconsidérer laconception des capteurs et leur positionnementavec la surface du matériau à tester.NDT Valor travaille au développement d’ins-trumentations et de techniques de mise en œuvrede ces méthodes au travers de démonstrateurspouvant être utilisés sur des cas réels ■

Michel DESCOMBESBernard BOURGEAY

François NOËL – NDT Valor

Yves JAYETMichel DESCOMBES – NDT Valor

ESSAIS NON DESTRUCTIFS

(57 stages)

Stages généraux

- END et contrôle de santé intégré SHM- Essais non destructifs - Préparation à

l'examen de base niveau 3(1)

- Essais non destructifs appliqués auxmatériaux composites

- Essais non destructifs « toutes mé-thodes »

- Introduction à la fusion de donnéesappliquée aux END

- Qualification et métrologie d’un essainon destructif (E.N.D.)

- Sciences des matériaux - Métallurgieet défectologie des produits métal-liques(1)

- Techniques de contrôle appliquées à lamaintenance

- Traitement du signal et de l’imageappliqués aux essais non destructifs

EndoscopieRessuage

- Essais non destructifs par ressuageniveau 1(1)



- Examen visuel et télévisuel(1)

- Préparation à la recertification enressuage niveau 2(1)

Magnétoscopie - ACFMBarkhausen

- END par ACFM (Alternating CurrentField Measurement)

- Essais non destructifs par magnétos-copie niveau 1(1)



- L’effet Barkhausen et ses applications- Préparation à la recertification en

magnétoscopie niveau 2(1)

Courants de FoucaultRadar

- Essais non destructifs par courants deFoucault niveau 1(1)


- Essais non destructifs par courants deFoucault niveau 2 - Stage complémen-taire de préparation à la certification(1)


- Essais non destructifs par courants deFoucault niveau 3 complémentaire(1)

- Méthodes électromagnétiques spéciales- Préparation à la recertification en

courants de Foucault niveau 2

Ultrasonset Émission Acoustique

- END par ultrasons. Méthodes TOFD :applications

- END par ultrasons. Méthodes TOFD :introduction

- Essais non destructifs par émissionacoustique

- Essais non destructifs par ultrasons -Capteurs multi-éléments - Phasedarrays - Pratique du contrôle

- Essais non destructifs par ultrasonsniveau 1 - Stage de base(1)

- Essais non destructifs par ultrasonsniveau 1 - Préparation à l'examen decertification COFREND(1)

- Essais non destructifs par ultrasonsniveau 2 : stage de base(1)

- Essais non destructifs par ultrasonsniveau 2 : stage complémentaire depréparation à la certification(1)

- Essais non destructifs par ultrasonsniveau 3(1)

- Essais non destructifs par ultrasonsniveau 3 : préparation à l’examen decertification(1)

- Mesure d’épaisseur par méthodes ultra-sonores - Préparation à la certificationASNT(1)

- Perfectionnement en essai ultrasonore- Immersion

- Préparation à la recertification en ultra-sons niveau 2(1)

RadiographieTomographie

- Essais non destructifs - Pratique de laradioscopie

- Essais non destructifs - Radiologieindustrielle niveau 1 - Stage de base(1)

- Essais non destructifs - Radiologieindustrielle niveau 1 - Préparation àl'examen de certification COFREND(1)

Formation

Une offre de formations baséesur la recherche et l’innovation

DR

(1) Stages préparant aux certifications Cofrendou ASNT.

Essais non destructifs - Radiologieindustrielle niveau 2 : stage de base(1)

- Essais non destructifs - Radiologieindustrielle niveau 2 : stage complé-mentaire(1)

- Essais non destructifs - Radiologieindustrielle niveau 3(1)

- Essais non destructifs - Radiologieindustrielle niveau 3 - Préparation àl'examen de certification(1)

- Interprétation des films radiogra-phiques(1)

- Préparation à la recertification - Radiologie industrielle niveau 2(1)

- Radio numérique - Tomographie Xappliquée au contrôle qualité

- Sécurité et protection contre les rayon-nements ionisants - Préparation àl'examen CAMARI - Formation pra-tique GAMMA(1)

- Sécurité et protection contre les rayon-nements ionisants - Préparation à l'exa-men CAMARI - Formation pratique X(1)

- Sécurité et protection contre les rayon-nements ionisants - Préparation à l'exa-men CAMARI. Formation généralethéorique(1)

Thermographie Infrarouge

- Thermographie infrarouge - Applica-tion à la mesure et au contrôle indus-triel

- Thermographie infrarouge : initiation

Étanchéité

- Initiation aux fuites, aux émissions fugi-tives, au contrôle d’étanchéité

- Technologie et contrôle de l’étanchéité- Détection des fuites

MATÉRIAUXMÉTALLURGIE

ANALYSES(55 stages)

Polymères - PlastiquesComposites - Peintures

- Acquisition et traitement des para-mètres physiques dans le procédé d'injection-moulage

- Caractérisation des matériaux parméthodes thermoanalytiques : DSC,TGA, DTMA. Application à la carac-térisation des polymères

- Caractérisation physico-chimique etsuivi de polymérisation des thermo-durcissables

- Conception d'un produit injecté / maté-riau et process

- Conception de moules : CATIA V5- Connaissance des techniques de labo-

ratoire pour la caractérisation desmatières plastiques

- Élaboration et mise en forme de maté-riaux biodégradables ou bio-ressourcés :physico-chimie, rhéologie et transfor-mation

- Expertise des défauts des revêtementsdans le secteur des matières plastiquespour l'automobile

- Extrusion réactive- La peinture et les applications indus-

trielles- La thermique des moules en plasturgie- Les gels : de la structure aux propriétés

d'usage- Matières plastiques et procédés tous

secteurs d'activité- Parcours injection : découverte, connais-

sance et pratique- Peinture : préparation et applications- Peintures sur matières plastiques. Quels

produits et matériels ?- Procédés de transformation des thermo-

plastiques : du granulé à la pièce- Relations structures-propriétés des

polymères- Spectrométrie infrarouge à transformée

de Fourier. Application aux polymèreset matériaux composites

- Viscoélasticité et propriétés mécaniquesdes polymères

Collage - Soudage

- Collage des matériaux- Connaissance des techniques d'assem-

blage - Pièces plastiques- Initiation aux adhésifs- Les procédés de soudage sur les maté-

riaux métalliques- Les techniques de soudage sur les maté-

riaux métalliques- Soudage des matières plastiques par

laser de puissance

Matériaux céramiquesVerres

- Frittage et traitements thermiques desmatériaux céramiques

- Initiation à la technologie verrière- Les Eco-matériaux- Les matériaux céramiques pour l'énergie- Les suspensions céramiques et les

procédés de mise en forme associés- Matériaux céramiques à hautes perfor-

mances mécaniques et thermiques- Mise en forme des poudres céramiques

par pressage- Procédés d'élaboration des céramiques- Spécificités des produits de terre cuite- Spécificités des produits réfractaires- Techniques de caractérisation des maté-

riaux céramiques- Utilisation des matériaux céramiques

pour des usages en électronique etélectrotechnique

Métallurgie - FractologieCorrosion - Protection

Peintures

- Contrôle des peintures en atelier et surchantier

- Corrosion des métaux et alliages -Corrosion et génie industriel

- Inspecteur anti-corrosion par revête-ment ACQPA-FROSIO (avec examen)(1)

- L'aluminium et ses alliages : propriétés,utilisations

- La corrosion dans l’industrie chimique- Métallurgie - Relations microstruc-

ture/propriétés - Traitements thermiques- Opérateur en essais mécaniques sur

matériaux métalliques- Processus de ruine par rupture : étude

morphologique des faciès de rupture -Application à l'analyse de cas

- Protection anti-corrosion par peintures- Perfectionnement théorique et pratique

- Techniques de contrôle des revêtementspeintures - Mise à niveau préparatoire- Inspecteur ACQPA-FROSIO

CaractérisationMéthodes d'analyses

- Caractérisation des matériaux parméthodes ultrasonores

- Caractérisation des matériaux parmicroscopie électronique à balayage etmicroanalyse. Nouveaux développe-ments

Formation

Formation

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- ICP - MS et ICP - AES- Plans de mélange- Principes de base de la rhéologie et de

la rhéométrie- Spectrométrie d’émission avec torche

à plasma : initiation- Techniques chromatographiques : GC,

GC/MS, ATD/GC/MS, µGC/MS, µTD/µGC/MS. Applications au diagnos-tic environnemental. Cas particulier des COVS

MÉTROLOGIECONTRÔLE DIMENSIONNEL

MESURES PHYSIQUESVIDE

(41 stages)

MétrologieIncertitudes

- Audit de la fonction métrologie- Caractérisation des systèmes de mesure

- Capabilité - R & R- Incertitudes de mesure : applications au

laboratoire- La fonction métrologie adaptée à votre

entreprise : définir et raccorder sachaîne d’étalonnage interne et vérifierson parc d'instruments

- La métrologie des balances- Le référentiel NF EN ISO/CEI 17025- Les outils statistiques appliqués à la

mesure- Métrologie : outil de la qualité au labo-

ratoire- Techniques d’estimation des incerti-

tudes de mesures dimensionnelles- Techniques d’estimation des incertitudes

de mesures physiques pour opérateurs

Contrôle dimensionnelSpécifications géométriques

Etats de surface

- Bases du contrôle dimensionnel- Concept GPS (Spécifications Géomé-

triques des Produits)- La mesure 3D des états de surface- La mesure des états de surface (normes

ISO – matrice GPS)- La mesure dimensionnelle dans une

organisation qualité

- L’auto-contrôle en fabrication méca-nique

- MSP appliquée aux spécifications géo-métriques - Forme - Position - Orienta-tion - Battement (lois non normales)

- Techniques de contrôles des tolérancesgéométriques

Contrôle tridimensionnel

- Contrôles dimensionnels et géomé-triques par machine de vision

- Étalonnage, suivi métrologique desmachines à mesurer tridimensionnelles

- Machines à mesurer tridimensionnelles- 1ère partie (tous constructeurs)

- Machines à mesurer tridimensionnelles- 2e partie (tous constructeurs)

- Méthodes de contrôle 3D avec moyensoptiques

- Qualité et incertitudes de mesures surmachines à mesurer tridimensionnelles

- Utilisation du logiciel GEOWIN ouGEOPAK - Mesure tridimensionnelle

- Utilisation du logiciel SCANWIN ouSCANPAK - Mesure tridimensionnelle

Grandes longueursLasers

- Laser Tracker- Le Ball Bar (diagnostiquer les perfor-

mances dynamiques et géométriques devos machines-outils)

- Les théodolites et les tachéomètres :principes et applications à la mesuredimensionnelle

- L’interféromètre laser : maîtriser sa miseen œuvre sur instrumentations dimen-sionnelles et sur machines-outils

- L’interféromètre laser : principes etdomaines d’applications en mesuresdimensionnelles et géométriques

- Mesure des grandes longueurs en méca-nique

Tous ces stages peuvent être déclinés en formation sur mesure.

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- Spécifier des relevés dimensionnelsd'installations ou de produits industriels,analyser les résultats et préconiser dessolutions

- Vérification et suivi des machines outils

Mesures physiquesVide

- Mesure et métrologie du vide- Mesures physiques à l’usage des opéra-

teurs de contrôle et d’essais- Théorie et pratique de la technologie

du vide

Capteurs Instrumentation

- Capteurs magnétiques : principes etapplications

- Introduction à l'instrumentation indus-trielle

- Perfectionnement en instrumentation- Pratique de l'instrumentation indus-

trielle.

Cem Ndtvalor

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