Abstract

De nombreux éléments de structures de génie civil sont élancés, et partiellement ou totalement enfouis dans un milieu solide. Pour le contrôle non-destructif par ondes guidées de tels éléments, un enjeu important est de développer une méthode d’imagerie tenant compte à la fois de la complexité de la propagation des ondes guidées – dispersives, multimodales, atténuées par fuite dans le milieu environnant – et de l’accès souvent limité à la structure. En pratique, ceci restreint la configuration de mesure envisageable. Nous appliquons aux guides d’ondes la méthode dite de l’imagerie topologique. Cette méthode repose sur l’évaluation, en tout point du guide d’onde sain (sans défaut), d’une fonction d’imagerie appelée gradient topologique. La représentation spatiale du gradient révèle naturellement l’emplacement des défauts réels. Le calcul du gradient topologique nécessite la simulation de deux champs en guide sain, les champs direct et adjoint, ainsi que la mesure du champ diffracté dans le guide endommagé. Notons qu’en pratique, l’expression du gradient est simplifiée afin d’obtenir rapidement une image, si bien que le gradient n’est plus topologique à proprement parler.

L’objectif de cette contribution est de quantifier l’influence sur la qualité de l’image du type de champ émis et des configurations de mesure. Dans un premier temps, nous simulons l’endommagement d’un guide d’onde axisymétrique fermé et viscoélastique (sans milieu environnant), à l’aide de méthodes éléments finis basées sur un formalisme modal. Ce formalisme permet un calcul rapide en tout point du guide sain des champs direct et adjoint. Les données observables sont limitées au champ réfléchi par le défaut mesuré ponctuellement à la surface du guide. La source émettrice considérée est d’abord monomodale puis multimodale. Avec un champ monomodal, le défaut n’est localisé que suivant l’axe du guide. Un champ multimodal permet de localiser le défaut dans la section du guide. Dans ce dernier cas, nous montrons toutefois que des artefacts apparaissent dans l’image en raison des conversions modales dans les champs générés par les sources primaires (excitation) et secondaires (défaut). L’influence de la configuration de mesure sur les artefacts est étudiée. Pour pallier simplement le phénomène, nous proposons de construire une nouvelle image, combinant une image multimodale (2D) avec une image monomodale (1D). Dans un deuxième temps, le cas d’un guide d’onde ouvert (enfoui dans un milieu environnant) est considéré. Nous montrons l’effet de l’atténuation des ondes sur l’image obtenue, ainsi que l’intérêt du formalisme modal utilisé pour un traitement a priori de l’image.