Cette thèse étudie l’émission acoustique (EA) et la thermographie infrarouge (TIR), deux techniques d’évaluation non-destructive (END) utilisées pour surveiller l’endommagement des structures sous chargement mécanique. Des études antérieures ont fait état de relations potentielles entre les manifestations acoustiques et thermiques de l’endommagement. Toutefois, l’association des signatures acoustiques et thermiques à des mécanismes d’endommagement spécifiques reste difficile, car les réponses enregistrées sont influencées par de nombreux facteurs tout au long des chaînes de mesure respectives, notamment la génération de la source, les milieux de propagation, les caractéristiques des capteurs et des détecteurs, les conditions de couplage et le traitement des données. La prise en compte limitée de l’ensemble des chaînes de mesure restreint donc l’interprétation et l’utilisation combinée des mesures d’EA et de TIR.
L’objectif de ce projet est de modéliser et de valider séparément les chaînes de mesure d’EA et de TIR dans des conditions contrôlées, ainsi que d’étudier systématiquement les effets introduits dans les réponses acoustiques et thermiques enregistrées. À partir de données expérimentales étalonnées, des modèles tridimensionnels dédiés ont été développés afin de simuler la propagation des ondes d’EA et les processus de transfert thermique en TIR. Cette méthodologie permet ainsi d’isoler et d’analyser les mécanismes physiques sous-jacents en lien avec les signatures d’EA et de TIR. Grâce à une approche de décomposition et de validation étape par étape, l’influence des principaux facteurs intervenant dans les chaînes de mesure, tels que la génération de la source d’excitation, les milieux de propagation, les caractéristiques des capteurs et les techniques de traitement des données, sur les données enregistrées a été clarifiée. Les simulations numériques montrent une bonne concordance avec les mesures expérimentales pour les configurations étudiées. Ces premiers résultats permettront de contribuer à réduire l’écart entre les simulations et les expériences correspondantes pour l’EA et la TIR, tout en fournissant une base permettant d’approfondir la compréhension et l’interprétation des signatures acoustiques et thermiques associées aux sources réelles d’endommagement et à la réponse globale de matériaux complexes soumis à des essais mécaniques. En conclusion, ces travaux participent au développement de modèles fondés sur la physique pour les chaînes de mesure d’EA et de TIR, établissant un cadre fondamental pour optimiser les configurations de mesure et interpréter les réponses acoustiques et thermiques dans ces deux applications d’END.
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This thesis investigates Acoustic Emission (AE) and InfraRed Thermography (IRT), two Non-Destructive Evaluation (NDE) techniques used to monitor structural damage under mechanical loading. Previous studies have reported potential relationships between the acoustic and thermal manifestations of damage. However, linking acoustic and thermal signatures to specific damage mechanisms remains challenging because the recorded responses are influenced by multiple factors throughout the respective measurement chains, including source generation, propagation media, sensor and detector characteristics, coupling conditions and data processing. Limited consideration of the complete measurement chains therefore restricts the interpretation and combined use of AE and IRT measurements.
The goal of this project is to model and validate the AE and IRT measurement chains individually under controlled conditions and to systematically investigate the effects introduced into the recorded acoustic and thermal responses. Based on calibrated experimental data, dedicated 3D models have been developed to simulate AE wave propagation and heat transfer processes for IRT, enabling the isolation and analysis of the underlying physical mechanisms of AE and IRT signatures. Through a stage-by-stage decomposition and validation approach, the influence of key factors within the measurement chains, such as excitation-source generation, propagation media, detector sensors and data-processing techniques, on the recorded data has been clarified. Numerical simulations show good agreement with experimental measurements for the investigated configurations. These findings help reduce the gap between simulations and corresponding experiments for both AE and IRT, while providing a foundation for advancing the understanding and interpretation of acoustic and thermal signatures associated with actual damage sources and the overall response of complex materials under mechanical testing. Overall, the work contributes to the development of physics-based models for the AE and IRT measurement chains, establishing a fundamental framework for optimising measurement configurations and interpreting acoustic and thermal responses for both NDE applications.
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