UT - Echos de coin en ondes L : Influence de la hauteur de l'entaille

Dans la configuration suivante, la pièce est un bloc plan d’acier ferritique de 30 mm d’épaisseur contenant 11 entailles débouchant en fond de pièce de 15 mm d’extension et de hauteur : 0,5 mm, 1 mm, 1,5 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm, 7,5 mm, 10 mm, 12,5 mm et 15 mm.

Quelques exemples de Bscans expérimentaux et simulés sont représentés ci-dessous :

Sur la figure ci-dessus, un changement de dynamique de 12 dB a été appliqué pour les petits défauts (de 2 mm à 0,5 mm) afin d’améliorer la visibilité des échos sur les Bscans. On peut voir sur ces différents Bscans les échos de coin associés aux ondes L, T et mixtes. Les échos de diffraction directe et indirecte sont aussi identifiables.

Il existe un bon accord entre les B-scans vrais expérimentaux et simulés (reconstruits selon le mode L) pour toutes les entailles à l’exception de celle de 0,5 mm de haut. Pour cette entaille, on observe que l’écho de coin en ondes L (expérimental et simulé) est localisé à la base de l’entaille et se superpose à l’écho de diffraction.

Pour les échos de coin en ondes T, on observe une division de l’écho uniquement sur les résultats de simulation. Cette division apparait aussi pour les plus petites entailles et pour les échos de coin mixtes. Son origine est connue et expliquée ici .

Pour les grandes entailles, c’est l’écho de coin mixte qui possède l’amplitude la plus élevée car il est composé de deux contributions/trajets possibles se superposant comme illustré sur la figure suivante :

Les résultats sont étalonnés par rapport à un TG de Ø2 mm de diamètre, 95 mm d’extension et situé à 20 mm de profondeur.

On observe un bon accord simulation/expérience sur l’amplitude des échos de coin en ondes L, sauf pour l’entaille de hauteur 0,5 mm pour laquelle l’écart est de 6 dB environ. Deux explications peuvent être avancées :

• L’écho de coin est superposé à l’écho de diffraction dont l’amplitude n’est pas suffisamment bien prédite par CIVA avec le modèle de Kirchhoff.
• La limitation « petits défauts » du modèle de Kirchhoff pourrait être l’autre raison puisque le produit "nombre d’ondes x hauteur de l’entaille" (ka) est inférieur à 1 (environ 0,5).

On peut également analyser les résultats en amplitude pour les échos de coin mixtes. 

Il existe un écart entre les courbes expérimentales et simulées représentant l’amplitude de l’écho de coin mixte en fonction de la hauteur de l’entaille. CIVA surrestime d’environ 4 dB l’amplitude des échos de coin mixtes pour les entailles de 4 à 15 mm de hauteur. Cependant, l’augmentation de l’amplitude avec la hauteur d’entaille est bien reproduite.

Détails : L’amplitude des échos de coin mixtes chute rapidement avec la hauteur des entailles comme observé sur la courbe ci-dessus. Une considération géométrique du trajet des rayons peut expliquer cet effet : lorsque l’entaille est assez haute, cet écho de coin, principalement dû à la contribution L-defaut-L-fond-T correspond à un trajet très favorable. En effet, les rayons représentant les deux trajets associés à ce mode (depuis le capteur jusqu’au défaut et retour au capteur) interceptent le capteur directement. Mais lorsque la hauteur de l’entaille diminue, les deux trajets associés à la contribution L-defaut-L-fond-T sont moins favorables parce que les rayons réfléchis n’interceptent pas le capteur. Cet effet géométrique, en plus de celui dû à la décroissance de la hauteur de l’entaille, conduit à une forte chute de l’amplitude de l’écho de coin mixte avec la hauteur de l’entaille.

On peut enfin analyser les résultats en amplitude pour les échos de coin en ondes T.

On obtient un bon accord entre les amplitudes (simulées et expérimentales) des échos de coin en ondes T pour les plus petites et les plus grandes entailles. La forme de la courbe est, elle aussi, correctement prédite par CIVA (décroissante jusqu’à la hauteur 1,5 mm puis croissante). Des différences sont cependant observées pour les entailles de 2, 3 et 4 mm. D’après les analyses faites, cela proviendrait de la combinaison des effets de la division du faisceau réfracté en ondes T (voir ici) et de la hauteur d’entaille. Pour l’instant aucune investigation complémentaire n’a été menée.