Echos de coin en ondes T : Influence simultannée des 2 dimensions de l'entaille

Pour étudier l’influence simultanée des deux dimensions d’une entaille, des inspections ont été menées sur des entailles de 4 hauteurs différentes et de 2 longueurs différentes. La pièce contrôlée est un bloc plan en acier inoxydable contenant deux séries d’entailles de deux extensions différentes :  5 mm et 40 mm. Les entailles débouchent toutes en fond de pièce (50 mm). Dans chaque série, les entailles ont des hauteurs de 2 mm, 5 mm, 10 mm et 20 mm. Un TG de Ø2 mm, 60 mm de long, situé à 30 mm de profondeur est utilisé comme référence.

Deux capteurs mono-élément au contact sont utilisés :

Pour le capteur au contact rectangulaire de 20×22 mm fonctionnant à 2,0 MHz, l’inspection est réalisée en T45. Le signal d’entrée a une fréquence de 2,0 MHz, une bande passante de 41% et une phase de 75°.

Les résultats sont étalonnés par rapport au TG de Ø2 mm situé à 30 mm de profondeur.

Un très bon accord est observé pour toutes les entailles.

Pour le capteur au contact circulaire de Ø 6,35 mm, fonctionnant à 2,25 MHz, l’inspection est réalisée en T45. Le signal d’entrée a une fréquence de 2,25 MHz, une bande passante de 44% et une phase de 147°. Les résultats sont étalonnés par rapport au TG de Ø2 mm situé à 30 mm de profondeur.

L’accord est globalement bon avec ce capteur.

Les courbes font apparaître des écarts inférieurs à 2 dB, sauf pour les petites entailles pour lesquelles on mesure un écart pouvant atteindre 4 dB. Ce résultat est cohérent avec les limitations liées à l’approximation (haute fréquence) de Kirchhoff utilisée par CIVA. En effet, l’écart maximal est mesuré pour une entaille de dimension (2 mm) proche de la longueur d’onde (λ = 1,6 mm).
Cependant ces écarts ne sont pas observés dans le cas précédent d’un capteur muni d’une pastille plus grande, c’est-à dire d’un capteur moins divergent. La limitation de Kirchhoff pour les petits défauts dépend donc également de la divergence du capteur utilisé. Pour une faible divergence de capteur, la limite « ka » du modèle de Kirchhoff peut-être plus petite que pour un capteur très divergent.

Mise à jour : Depuis CIVA 2020, un modèle par éléments finis est disponible en plus des modèles semi-analytiques ou analytiques. Contrairement à ces derniers, le modèle FEM ne souffre pas de la limitation sur les petits défauts. Les simulations avec FEM pour les petits défauts sont en bon accord avec l'expérience. Les corrections apportées par le modèle FEM pour les petits défauts ont été démontrées ici.

L’expérience suivante étudie l’influence simultanée de la hauteur et de la longueur d’entaille. La pièce, un bloc d’acier plan de 5 mm d’épaisseur, contient des entailles de 0,5 mm, 1,5 mm, et 2,5 mm de haut pour 2 mm, 5 mm et 15 mm de long.

Les mesures sont réalisées avec deux capteurs en immersion circulaires de même diamètre (Ø6,35 mm) mais de fréquence centrale différente.

Une inspection T45 est réalisée avec le capteur en immersion circulaire de Ø6,35 mm à 2,25 MHz avec 20 mm de hauteur d’eau. Le signal d’entrée a une fréquence de 2,25 MHz, une bande passante de 64% et une phase de 290°.

Les résultats sont étalonnés par rapport à un TG de Ø2 mm, de 40 mm de long et situé à 4 mm de profondeur.

Une inspection T45 est réalisée avec le capteur en immersion circulaire de Ø6,35 mm à 4,7 MHz avec 10 mm de hauteur d’eau, en mode T45. Le signal d’entrée a une fréquence de 4,7 MHz, une bande passante de 56% et une phase de 255°.

Les résultats sont étalonnés par rapport à un TG de Ø2 mm et de 40 mm de long à 15 mm de profondeur. 

  

Pour tous les cas traités avec le capteur à 4,7 MHz, l’accord entre la simulation et l’expérience est très bon (moins de 2 dB d’écart). La remarque est valable aussi avec le capteur à 2,25 MHz pour les deux plus grandes entailles (moins de 2 dB d’écart).

Pour les plus petites entailles inspectées à 2,25 MHz, on observe un écart entre les résultats simulés et expérimentaux qui peut atteindre 4 dB. Cela s’explique par le fait que la dimension des défauts se rapproche de la longueur d’onde ; il est logique que les résultats soient moins précis à cause, d’une part, de l’approximation de Kirchhoff et d’autre part, de la divergence relativement élevée du capteur, qui rend ce dernier plus sensible aux petits « ka ».

Mise à jour : Depuis CIVA 2020, un modèle par éléments finis est disponible en plus des modèles semi-analytiques ou analytiques. Contrairement à ces derniers, le modèle FEM ne souffre pas de la limitation sur les petits défauts. Les simulations avec FEM pour les petits défauts sont en bon accord avec l'expérience. Les corrections apportées par le modèle FEM pour les petits défauts ont été démontrées ici.

La faible influence de l’extension de l’entaille sur l’amplitude, déjà observée avec des capteurs au contact à plus basse fréquence, est également bien reproduite par CIVA.