Les échos de coin sont largement utilisés en CND pour la détection de fissures débouchant en surface dans les composants métalliques soumis à la fatigue et/ou à la fissuration causées par la corrosion. L’utilisation de simulations pour évaluer et optimiser la détectabilité de ces fissures est d’un grand intérêt et support pour les industries.
Les configurations suivantes ont servi à la validation des simulations dans CIVA d’échos de coin associés à des entailles rectangulaires. Les chemins acoustiques associés aux échos de coins sont illustrés sur la figure suivante.
L’effet d’écho de coin correspond à la double réflexion, sur le fond de la pièce et sur l’entaille, d’une onde de volume L (pression / longitudinale) ou T (cisaillement / transversal) incidente oblique. Un mode de conversion peut également se produire ce qui donne lieu à des échos de coin supplémentaires.
L’amplitude des échos de coin varie en fonction des paramètres suivants :
- Angle de réfraction dans l’échantillon (L et T)
- Divergence du faisceau (c’est-à-dire l’ouverture du traducteur), qui affecte les angles réfractés contenus dans le faisceau généré dans l’échantillon
- Fréquence centrale du traducteur par rapport à la taille du défaut et à la bande passante
- Profondeur du défaut et localisation dans le profil de champ par rapport à l’amplitude maximale du champ
- Angles entre le fond de la pièce et le défaut (tilt, skew)
- Dimensions du défaut (hauteur et extension)
Selon la configuration CND, l’importance relative de ces paramètres peut varier. La validation des simulations nécessite généralement de faire varier séparément chacun des paramètres influents pour être capable de déterminer leurs contributions et les sources potentielles de divergence avec les mesures expérimentales.
Dans les configurations suivantes, les inspections sont réalisées à l’aide d’un capteur générant des ondes T dans des pièces planes homogènes et isotropes comportant des entailles droites débouchant en fond de pièce ; les entailles inclinées font l’objet d’une autre étude. Un balayage est pratiqué selon les axes X et Y. Les acquisitions expérimentales ont été effectuées en utilisant un équipement constitué d’un banc mécanique capable de réaliser des représentations type C-scan, et un système d’acquisition ultrasonore multiéléments MultiX 64 piloté par le logiciel Multi2000 V6.5.22.
Les contributions associées aux ondes de Rayleigh (entourées en bleu) ne sont pas calculées avec le modèle semi-analytique de CIVA mais sont prises en compte par le modèle d'éléments finis transitoires (TFEM) disponible depuis CIVA 2020 et par le module CIVA ATHENA 2D. Les contributions associées à la diffraction sont bien calculées par CIVA mais ne sont pas étudiées dans ces travaux de validation.
Le TFEM est une stratégie de modèle hybride automatique basée sur une relation de réciprocité où les champs incidents sont calculés en utilisant une méthode basée sur les rayons tandis que le champ diffracté est calculé localement autour du défaut en utilisant une méthode numérique. Les principales différences avec la méthode hybride Athena sont de deux ordres : premièrement, le solveur numérique est construit sur une méthode d'éléments finis spectraux d'ordre élevé "dédiée", ce qui nous permet d'aborder des configurations 3D, et deuxièmement, la constitution des paramètres numériques est automatiquement déduite de la configuration CIVA, conduisant à un modèle de diffraction qui peut être manipulé à travers l'interface graphique de manière similaire aux modèles GTD ou Kirchhoff.
Les comparaisons présentées dans ce document sont effectuées sur l’amplitude de l’écho. Cependant, l’interprétation des résultats peut nécessiter l’analyse des A-scans, B-scans, C-scans, ou courbes écho-dynamiques.
Les mesures sont référencées par rapport à la réponse d’un trou génératrice (TG) car il s’agit d’un réflecteur d’étalonnage très courant dont les échos spéculaires sont modélisés avec précision dans CIVA (voir prédiction de réponse de TG par CIVA).
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