Développement de méthodes de tomographie multi-composantes sans contact par ultrasons laser pour le suivi des propriétés viscoélastiques de matériaux complexes

Mots clefs : Contrôle non-destructif, Ultrasons laser, Ellipsométrie, Caractérisation, Matériaux viscoélastiques

Les matériaux complexes, souvent composites, multi-structures ou à gradient fonctionnel de propriétés, sont aujourd’hui au cœur des enjeux sociétaux majeurs dans la plupart des grands domaines, tels que l’énergie, le transport, l’environnement, la conservation/restauration du patrimoine, la santé ou la sécurité. De plus, par les opportunités d’innovation offertes en matière de fonctionnalisation, ces matériaux suscitent de nouvelles problématiques d’analyse et de compréhension multi-physiques et multi-échelles. Il en va de même pour l’instrumentation nécessaire à leur caractérisation.
Ces deux dernières décennies, les techniques de contrôle non-destructif basées sur les ondes ultrasonores, combinées avec des moyens de génération/détection laser, se sont avérées efficaces pour la détection et la caractérisation des matériaux à distance et sans contact. Ces méthodes optiques sont particulièrement prometteuses, car elles présentent l’avantage de s’affranchir des limitations des méthodes classiques – par contact – qui influencent le champ d’onde et perturbent l’analyse de l’interaction onde-matière. Les travaux du laboratoire SATIE, au sein duquel ce stage s’inscrit, participe à cette dynamique pour la mise en œuvre de solutions en lien avec les problématiques de ces domaines d’applications. Entre autres, ils ont permis la mise au point de techniques ultrasonores/optiques pour l’étude des propriétés viscoélastiques, de la matière molle, la vibrométrie laser multi-dimensionnelle pour l’analyse des champs vibrationnels à la surface des
matériaux (métaux, composites, roche, os, bois, toile, …), l’étude de la propagation dispersive, l’imagerie pour la détection de défauts ou encore le suivi des contraintes résiduelles. Cependant, la modélisation théorique et la compréhension des phénomènes de propagation multi-composantes des ondes dans les matériaux viscoélastiques et anisotropes, tant du point de vue de la génération que de la détection sans contact, demeurent des sujets encore largement à explorer, notamment en vue d’applications en imagerie (industrielle, bien-être / santé, patrimoine).

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