ECND du béton avec la CWI

Comme présenté au début du chapitre, nous cherchons l’indication d’endommagement via les propriétés élastiques non linéaires du matériau en utilisant des liaisons directes entre la vitesse de propagation et les propriétés élastiques. Pour cela, l’effet acousto-élastique et l’effet de dynamique rapide sont utilisés pour l’évaluation du niveau de la non-linéarité du matériau et donc du niveau d’endommagement. Quant aux méthodes d’ECND du béton opérationnelles, la mise en œuvre de ces effets sur une structure de béton in-situ est difficile car elles demandent l’application de chargements (quasi-statique/dynamique) contrôlés. L’effet de dynamique rapide illustre la NME (Nonlinear Mesoscopic Elasticity) via la dépendance entre la variation des propriétés élastiques et l’amplitude d’excitation. Il faut donc disposer d’une excitation dynamique bien contrôlée du niveau de la fréquence et de l’amplitude. Cela demande une bonne linéarité des dispositifs expérimentaux. Cependant, l’effet de dynamique lente illustre la NME via la dépendance entre la variation des propriétés élastiques et le temps, et il est montré que la mise en place de cet effet sur le béton est relativement simple [108]. Étant donnée que l’effet de dynamique lente peut illustrer l’élasticité non linéaire

mesoscopique comme l’effet dynamique rapide, son utilisation pour l’ECND du béton est envisageable.

Dans la recherche d’une méthode d’ECND ultrasonore opérationnelle, les biais provenant de l’environnement sont fréquents, comme par exemple ceux causés par la température par exemple. Le champ de température interne des structures peut être compliqué car la varia-tion jour-nuit de la température est importante. Nous pensons qu’il est également possible d’utiliser un chargement thermique contrôlé pour sonder le matériau.

La dépendance entre la température et la vitesse de propagation est observée dans le béton et d’autres matériaux [31–33, 36, 133] : la vitesse de propagation varie linéairement en fonction de la température. Dans le cas du béton, à cause de la présence d’un champ de température, la variation de la vitesse présente un décalage temporel. Le rapport de la variation de la vitesse sur le changement de la température et le décalage temporel dépendent des propriétés thermiques de la structure. Ces propriétés, comme celles élastiques, peuvent être modifiées par la présence de défauts. Dans le cas d’une structure en béton encastrée, la variation de la température peut créer des contraintes internes dues à l’effet thermo-élastique. Dans ce cas là l’effet acousto-élastique dû à la présence de ces contraintes doit être pris en compte.

Annexe A

Liste des publications

Articles de revue

Y. Zhang, O. Abraham, V. Tournat, A. Le Duff, B. Lascoup, F. Grondin, A. Loukili, and O. Durand

Va-lidation of a thermal bias control technique for a Coda Wave Interferometry (CWI), Ultrasonics,

(2013), Vol.53(3), pp.658-664.

Y. Zhang, O. Abraham, F. Grondin, A. Loukili, V. Tournat, A. Le Duff, B. Lascoup, and O. Durand

Study of stress-induced velocity variation and damage detection in concrete under direct tensile force by using thermally-compensated Coda Wave Interferometry, Ultrasonics, (2012), Vol.52(8),

pp.1038-1045.

Y. Zhang, V. Tournat, O. Abraham, O. Durand, S. Letourneur, A. Le Duff, and B. Lascoup Nonlinear

mixing of ultrasonic coda waves with lower frequency-swept pump waves for a global detection of defects in multiple scattering media, J. Appl. Phys., (2013), Vol.113, 064905.

Conférences avec proceedings

Y. Zhang, O. Abraham, E. Larose, T. Planes, A. Le Duff, B. Lascoup, V. Tournat, R. El Guerjouma, L.-M. Cottineau, and O. Durand Following stress level modification of real size concrete structures with

Coda Wave Interferometry (CWI), In : Proc. 2010 QNDE Conf.. (San Diego-USA), AIP Conference Proceedings, (2011), Vol.1335, pp1291-1298.

Y. Zhang, O. Abraham, A. Le Duff, B. Lascoup, V. Tournat, E. Larose, T. Planes, R. El Guerjouma, and O. Durand Monitoring the stress level of concrete structures with Coda wave interferometry :

experimental illustration of an investigated zone, In : Proc. 2011 NDTMS Conf., (Istanbul-Turkey), Nondestructive Testing of Materials and Structures, (2012), RILEM Bookseries,Vol.6.

Y. Zhang, O. Abraham, F. Grondin, V. Tournat, J. Saliba, A. Loukili, A. Le Duff, B. Lascoup, and O. Durand Suivi du fluage par interférométrie de la CODA : illustration expérimentale lors d’un

essai de flexion trois points, In : Proc.2011 COFREND Conf., (Dunkerque-France), 2011.

Y. Zhang, O. Abraham, X. Chapeleau, L.-M. Cottineau, V. Tournat, A. Le Duff, B. Lascoup, and O. Durand Study of concrete’s behavior under 4-points bending load using Coda Wave

Interfe-rometry (CWI) analysis, In : Proc. 2012 QNDE Conf., (Denver - USA), AIP Conference Proceedings,

(2013), Vol.1511, pp398-404.

Annexe B

Nonlinear mixing of ultrasonic coda

waves with lower frequency-swept

pump waves for a global detection of

defects in multiple scattering media

Nonlinear mixing of ultrasonic coda waves with lower

frequency-swept pump waves for a global detection of

defects in multiple scattering media

Yuxiang Zhang^1,2, Vincent Tournat¹, Odile Abraham², Olivier Durand², Stéphane Letourneur1, Alain Le Duff3, Bertrand Lascoup4

1 LUNAM Université, LAUM, CNRS 6613, Université du Maine, Avenue O. Messiaen, 72085 Le Mans, France

2 LUNAM Université, IFSTTAR, MACS, CS4, F-44344 Bouguenais Cedex, France 3 Groupe ESEO, 4 rue Merlet de la Boulaye, 49009 Angers, France

4 ESTACA, Parc Universitaire Laval-Changé, Rue Georges Charpak, 53061 Laval, France

Journal of Applied Physics, 2013, Vol. 113, 064905 doi:10.1063/1.4791585

Abstract

An ultrasonic method providing for an efficient global detection of defects in complex me-dia (multiple scattering or reverberating meme-dia) is reported herein ; this method is based on the nonlinear acoustic mixing of coda waves (stemming from multiple scattering) with lower frequency-swept pump waves. Such a nonlinear mixing step is made possible by the presence of nonlinear scatterers, such as cracks and delamination, yet remains absent when the waves are scattered only by linear scatterers, as is the case in a complex but defect-free medium. A global inspection is achieved thanks to the use of wide-band coda and pump signals, which ensure the excitation of many resonances along with a homogeneous acoustic energy distri-bution in the medium. We introduce the existing sensitivity tools developed for Coda Wave Interferometry (CWI) in extracting the pump amplitude-dependent parameters of the coda waves associated with effective nonlinear parameters of the medium. By comparing results at two damage levels, these effective nonlinear parameters are shown to be correlated with crack presence in glass samples. The mechanisms potentially responsible for the observed amplitude dependence on the tested elastic parameters and waveform modification are discussed.