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1. Metamodel-based Markov-Chain-Monte-Carlo parameter inversion applied in eddy current flaw characterization

Author

Dominique Lesselier, Marc Lambert, Caifang Cai, Pierre-Emile Lhuillier, Thomas Rodet, Roberto Miorelli, Laboratoire des signaux et systèmes (L2S), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Simulation et de Modélisation Électromagnetique (LSME), Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire Génie électrique et électronique de Paris (GeePs), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Systèmes et Applications des Technologies de l'Information et de l'Energie (SATIE), École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Matériaux et Mécanique des Composants (EDF R&D MMC), EDF R&D (EDF R&D), EDF (EDF)-EDF (EDF), ANR-13-MONU-0011,ByPASS,Méthodes Bayesiennes pour le diagnostic et la Probabilité de détection Assistée par la Simulation(2013), Laboratoire des signaux et systèmes ( L2S ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire de Simulation et de Modélisation Électromagnetique ( LSME ), Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle ( DISC ), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies ( LIST ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies ( LIST ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay, Laboratoire Génie électrique et électronique de Paris ( GeePs ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -CentraleSupélec-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 ( UPMC ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ), Systèmes et Applications des Technologies de l'Information et de l'Energie ( SATIE ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] ( CNAM ) -Université de Cergy Pontoise ( UCP ), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-École normale supérieure - Rennes ( ENS Rennes ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -École normale supérieure - Cachan ( ENS Cachan ) -Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux ( IFSTTAR ), EDF - R&D Department MMC and MAI, EDF R&D ( EDF R&D ), EDF ( EDF ) -EDF ( EDF ), ANR-13-MONU-0011,ByPASS,Méthodes Bayesiennes pour le diagnostic et la Probabilité de détection Assistée par la Simulation ( 2013 ), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM), and HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)-HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
MCMC, Computer science, Bayesian probability, flaw characterization, [ SPI.SIGNAL ] Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing, 01 natural sciences, Bayesian, Standard deviation, law.invention, 010104 statistics & probability, symbols.namesake, law, [MATH.MATH-MP]Mathematics [math]/Mathematical Physics [math-ph], Eddy-current testing, Nondestructive testing, 0103 physical sciences, Eddy current, General Materials Science, 0101 mathematics, 010302 applied physics, metamodel, business.industry, Mechanical Engineering, [ MATH.MATH-MP ] Mathematics [math]/Mathematical Physics [math-ph], Inversion, non-destructive testing, Inversion (meteorology), Markov chain Monte Carlo, Condensed Matter Physics, eddy-current, Metamodeling, [SPI.ELEC]Engineering Sciences [physics]/Electromagnetism, [ SPI.ELEC ] Engineering Sciences [physics]/Electromagnetism, symbols, business, Algorithm, [SPI.SIGNAL]Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing
Abstract

International audience; Flaw characterization in eddy current testing usually requires to solve a nonlinear inverse problem. Due to high computational cost, Markov Chain Monte Carlo (MCMC) methods are hardly employed since often needing many forward evaluations. However, they have good potential in dealing with complicated forward models and they do not reduce to only providing the parameters sought. Here, we introduce a computationally-cheap surrogate forward model into a MCMC algorithm for eddy current flaw characterization. Due to the use of a database trained off-line, we benefit from the MCMC algorithm for getting more information and we do not suffer from the computational burden. Numerous experiments are carried out to validate the approach. The results include not only the estimated parameters, but also standard deviations, marginal densities and correlation coefficients between two parameters of interest.

Published
2018

2. Development of instrumentation for eddy current in situ monitoring of laser powder bed fusion

Author

N. Sergeeva-Chollet, K. Perlin, M. Pellat, Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, ARC-Nucleart CEA Grenoble (NUCLEART), Laboratoire d'Innovation pour les Technologies des Energies Nouvelles et les nanomatériaux (LITEN), Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de L'Energie Solaire (INES), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
[PHYS]Physics [physics], [SPI]Engineering Sciences [physics], Mechanics of Materials, Mechanical Engineering, Metals and Alloys
Abstract

International audience; The laser power bed fusion (L-PBF) additive manufacturing process is commonly used for fabrication of complex metal parts. To ensure the parts’ quality, monitoring of the manufacturing process by an instrument operating continuously during the manufacturing process should be carried out. The existing industrial solutions are limited in the sense that they are restricted to the detection of anomalies within machine state parameters or in the surface layers of the part under construction. Eddy current testing is a promising non-destructive testing method that could be applied for the layer-by-layer inspection of fused material during part fabrication. This inspection enables to follow the defects evaluation not only on the surface of the last fused layer but at the scale of the several fused layers. An eddy current sensor has been developed and adapted to perform measurements in a L-PBF machine during the manufacturing phase (in situ). The performance and potential of the technique in terms of robust integration in the machine and defects evaluation have been studied. The obtained results allowed to evaluate the detection limits according to the width and the height of the defects during the manufacturing of the part. The influence of the powder presence around the fused area has also been studied.

Published
2023

3. Real time groove characterization combining partial least squares and SVR strategies: application to eddy current testing

Author

Shamim Ahmed, Pierre Calmon, Roberto Miorelli, Nicola Anselmi, Christophe Reboud, Giacomo Oliveri, Andrea Massa, Marco Salucci, Laboratoire de Simulation et de Modélisation Électromagnetique (LSME), Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire des signaux et systèmes (L2S), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ELEDIA Research Center@DISI, University of Trento, via Sommarive 5, 38123 Trento, Italy (ELEDIA), University of Trento [Trento], DIGITEO, SIRENA Project, Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Università degli Studi di Trento (UNITN), Laboratoire de Simulation et de Modélisation Électromagnetique ( LSME ), Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle ( DISC ), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies ( LIST ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies ( LIST ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay, Laboratoire des signaux et systèmes ( L2S ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), ELEDIA Research Center@DISI, University of Trento, via Sommarive 5, 38123 Trento, Italy ( ELEDIA ), and DIGITEO

Subjects
History, Engineering, Adaptive sampling, Iterative method, Speech recognition, Feature extraction, 0211 other engineering and technologies, 02 engineering and technology, [ SPI.SIGNAL ] Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing, 01 natural sciences, Education, law.invention, Physics and Astronomy (all), law, Eddy-current testing, 0103 physical sciences, Partial least squares regression, Eddy current, 021101 geological & geomatics engineering, 010302 applied physics, business.industry, Inversion (meteorology), Computer Science Applications, Support vector machine, [SPI.ELEC]Engineering Sciences [physics]/Electromagnetism, [ SPI.ELEC ] Engineering Sciences [physics]/Electromagnetism, business, Algorithm, [SPI.SIGNAL]Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing
Abstract

International audience; A quasi real-time inversion strategy is presented for groove characterization of a conductive non-ferromagnetic tube structure by exploiting eddy current testing (ECT) signal. Inversion problem has been formulated by non-iterative Learning-by-Examples (LBE) strategy. Within the framework of LBE, an efficient training strategy has been adopted with the combination of feature extraction and a customized version of output space filling (OSF) adaptive sampling in order to get optimal training set during offline phase. Partial Least Squares (PLS) and Support Vector Regression (SVR) have been exploited for feature extraction and prediction technique respectively to have robust and accurate real time inversion during online phase.

Published
2017

4. Multi-trace boundary integral formulations with eddy current models

Author

Edouard Demaldent, Xavier Claeys, Laboratoire Jacques-Louis Lions (LJLL), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire Jacques-Louis Lions ( LJLL ), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 ( UPMC ) -Université Paris Diderot - Paris 7 ( UPD7 ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle ( DISC ), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies ( LIST ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay, and Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA))

Subjects
Electromagnetics, 01 natural sciences, Domain decomposition methods, law.invention, symbols.namesake, law, 0103 physical sciences, Eddy current, Integral equations, Mathematics, 010302 applied physics, [PHYS]Physics [physics], [ PHYS ] Physics [physics], Sub-domains, Time harmonic, Eddy current model, Mathematical analysis, Effective permittivity, Low-frequency, Integral equation, Boundary integral formulations, Homogeneous media, Computational electromagnetics, Maxwell's equations, Maxwell equations, symbols, Piecewise, Numerical stability
Abstract

Conference of 2017 International Applied Computational Electromagnetics Society Symposium - Italy, ACES 2017 ; Conference Date: 26 March 2017 Through 30 March 2017; Conference Code:127553; International audience; We are interested in boundary integral formulations adapted to the solution of low frequency inductive electromagnetics in the case where the geometry is partitioned in (potentially irregular) subdomains. In the context of electromagnetics in piecewise homogeneous media, the multi-trace formalism (MTF) provides boundary integral formulations for Maxwell's equations posed at the interfaces between different media, with the unknowns associated to one medium a priori decoupled from the unknowns associated to other media. This makes MTF a comfortable paradigm for integral equation based domain decomposition. This formalism is recent and, so far, has been studied only for electromagnetics in time harmonic regime. In this contribution, we adapt the multi-trace approach to the case where the effective permittivity vanishes in certain subdomains. We study the theoretical properties of these new formulations, and discuss its numerical stability.

Published
2017

5. A model to predict the ultrasonic field radiated by magnetostrictive effects induced by EMAT in ferromagnetic parts

Author

H Walaszek, A Lhémery, B Clausse, Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle ( DISC ), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies ( LIST ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay, CEntre Technique des Industries Mécaniques ( CETIM ), CEntre Technique des Industries Mécaniques - Cetim (FRANCE), Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, CEntre Technique des Industries Mécaniques (CETIM), and Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA))

Subjects
Body force, History, Materials science, Acoustics, 01 natural sciences, Education, symbols.namesake, Condensed Matter::Materials Science, Magnetostrictive devices, External magnetic field, 0103 physical sciences, Surface properties, Electromagnetic acoustic transducers, Magnetostrictive effect, 010301 acoustics, Electromagnetic acoustic transducer, Ultrasonic testing, [PHYS]Physics [physics], 010302 applied physics, [ PHYS ] Physics [physics], Magnetoelastic interactions, Magnetism, Magnetostriction, Computer Science Applications, Magnetic field, Dynamics, Magnetoelastic couplings, Magnetostrictive strain, Magnetic fields, Surface distributions, symbols, Ferromagnetism, Ultrasonic sensor, Ferromagnetic materials, Mathematical transformations, Dynamic magnetic fields, Lorentz force, Excitation
Abstract

Conference of 15th Anglo-French Physical Acoustics Conference, AFPAC 2016 ; Conference Date: 13 January 2016 Through 15 January 2016; Conference Code:126251; International audience; An Electro-Magnetic Acoustic Transducer (EMAT) is a non-contact source used in Ultrasonic Testing (UT) which generates three types of dynamic excitations into a ferromagnetic part: Lorentz force, magnetisation force, and magnetostrictive effect. This latter excitation is a strain resulting from a magnetoelastic interaction between the external magnetic field and the mechanical part. Here, a tensor model is developed to transform this effect into an equivalent body force. It assumes weak magnetoelastic coupling and a dynamic magnetic field much smaller than the static one. This approach rigorously formulates the longitudinal Joule's magnetostriction, and makes it possible to deal with arbitrary material geometries and EMAT configurations. Transduction processes induced by an EMAT in ferromagnetic media are then modelled as equivalent body forces. But many models developed for efficiently predicting ultrasonic field radiation in solids assume source terms given as surface distributions of stress. To use these models, a mathematical method able to accurately transform these body forces into equivalent surface stresses has been developed. By combining these formalisms, the magnetostrictive strain is transformed into equivalent surface stresses, and the ultrasonic field radiated by magnetostrictive effects induced by an EMAT can be both accurately and efficiently predicted. Numerical examples are given for illustration.

Published
2017

6. A model to predict modal radiation by finite-sized sources in semi-infinite isotropic plates

Author

A Lhémery, S Grondel, M Stévenin, Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 (IEMN), Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF), Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - Département Opto-Acousto-Électronique - UMR 8520 (IEMN-DOAE), Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-INSA Institut National des Sciences Appliquées Hauts-de-France (INSA Hauts-De-France), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Matériaux et Acoustiques pour MIcro et NAno systèmes intégrés - IEMN (MAMINA - IEMN), Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 (IEMN), Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF), Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle ( DISC ), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies ( LIST ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay, Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie (IEMN) - UMR 8520 ( IEMN ), and Ecole Centrale de Lille-Institut supérieur de l'électronique et du nunérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambresis ( UVHC ) -Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )

Subjects
History, Field (physics), Computation, Geometry, Reflection, Theoretical framework, Guided electromagnetic wave propagation, 01 natural sciences, Education, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials, [SPI]Engineering Sciences [physics], Elastic guided waves, 0103 physical sciences, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, 010301 acoustics, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Mathematics, 010302 applied physics, [SPI.ACOU]Engineering Sciences [physics]/Acoustics [physics.class-ph], Non destructive testing, [PHYS]Physics [physics], Guided wave testing, [ PHYS ] Physics [physics], Stationary phase methods, Semi-infinite, Plane (geometry), Time-dependent fields, Isotropy, Mathematical analysis, Plate-like structure, Infinite isotropic plate, Plates (structural components), Computer Science Applications, Nondestructive examination, Modal, Fraunhofer approximations, Reflection (physics)
Abstract

Conference of 15th Anglo-French Physical Acoustics Conference, AFPAC 2016 ; Conference Date: 13 January 2016 Through 15 January 2016; Conference Code:126251; International audience; Elastic guided wave (GW) propagation is involved in various non-destructive testing (NDT) techniques of plate-like structures. The present paper aims at describing an efficient model to predict the GW field radiated by various sources attached at a distance of the straight boundary of an isotropic plate, a configuration often encountered in typical examinations. Since the interpretation of GW propagation and scattering in plates is made easier by the use of modal description, the model is derived in the classical theoretical framework of modal solutions. Direct radiation by a uniform source of finite size in an isotropic plate can be efficiently modelled by deriving Fraunhofer-like approximation. A rigorous treatment is proposed based upon i) the stationary phase method to describe the field after reflection at a plate edge, ii) on the computation of modal reflection coefficients for an arbitrary incidence relative to the edge and iii) on the Fraunhofer approximation to account for the finite size of the source. The stationary phase method allows us to easily express the amplitude of reflected modes, that is to say, the way waves spread, including reflections involving mode conversions. The computation of modal reflection coefficients for plane GW at oblique incidence was recently treated in the literature and our work for this very problem simply consisted in adapting it to the SAFE calculation we use to compute modal solutions. The overall computation of the direct and reflected contributions is numerically very efficient. Once the total field is computed at a given frequency, the time-dependent field is obtained by simple Fourier synthesis.

Published
2017

7. Experimental and Numerical Study of Lamb Waves Generation Efficiency by Lead Zirconate Titanate Transducers Embedded in a Composite Laminate

Author

Nina Kergosien, Guillemette Ribay, Ludovic Gavérina, Florence Saffar, Pierre Beauchêne, Olivier Mesnil, Olivier Bareille, DMAS, ONERA, Université Paris Saclay [Châtillon], ONERA-Université Paris-Saclay, Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon, Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes (LTDS), and Université de Lyon-Université de Lyon-École Nationale des Travaux Publics de l'État (ENTPE)-Ecole Nationale d'Ingénieurs de Saint Etienne (ENISE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
[PHYS]Physics [physics], [SPI]Engineering Sciences [physics], Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP), Lamb waves, Finite Element Method (FEM), Lead Zirconate Titanate (PZT) transducer, [CHIM]Chemical Sciences, Laser Doppler Vibrometry (LDV)
Abstract

International audience; In the context of airplane structures monitoring, the performance of an embedded SHM system for composite material components is studied. The present article focuses on the influence of the PZT transducers integration on the Lamb waves it generates. First the article presents finite element modeling of Lamb waves generation in a carbon/epoxy plate, either with surface mounted or with embedded PZT transducer. Ultrasonic wavefield simulated in both configurations are compared. Experiments are also performed on composite laminates with embedded or surface mounted PZT. The out-of-plane displacement induced by PZT excitation on the plate surface is measured by Laser Doppler Vibrometry in both configurations. Out-of-plane displacements are compared together.

Published
2023

8. Hybrid ray-FDTD model for the simulation of the ultrasonic inspection of CFRP parts

Author

Romain Ecault, Nicolas Dominguez, Damien Segur, Karim Jezzine, Pierre Calmon, Airbus Group Innovations [Toulouse], Airbus [France], Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Bond L.J., Chimenti D.E., Airbus Group Innovations, AIRBUS, Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle ( DISC ), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies ( LIST ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay, and Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA))

Subjects
[PHYS]Physics [physics], [ PHYS ] Physics [physics], Materials science, business.industry, Computation, Acoustics, Ultrasonic testing, Finite-difference time-domain method, 020206 networking & telecommunications, 02 engineering and technology, Structural engineering, 01 natural sciences, Homogenization (chemistry), [SPI]Engineering Sciences [physics], Transducer, 0103 physical sciences, [ SPI ] Engineering Sciences [physics], 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Ultrasonic sensor, Time domain, business, Anisotropy, 010301 acoustics
Abstract

Conference of 43rd Annual Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation, QNDE 2016 ; Conference Date: 17 July 2016 Through 22 July 2016; Conference Code:126650; International audience; Carbon Fiber Reinforced Polymers (CFRP) are commonly used in structural parts in the aeronautic industry, to reduce the weight of aircraft while maintaining high mechanical performances. Simulation of the ultrasonic inspections of these parts has to face the highly heterogeneous and anisotropic characteristics of these materials. To model the propagation of ultrasound in these composite structures, we propose two complementary approaches. The first one is based on a ray model predicting the propagation of the ultrasound in an anisotropic effective medium obtained from a homogenization of the material. The ray model is designed to deal with possibly curved parts and subsequent continuously varying anisotropic orientations. The second approach is based on the coupling of the ray model, and a finite difference scheme in time domain (FDTD). The ray model handles the ultrasonic propagation between the transducer and the FDTD computation zone that surrounds the composite part. In this way, the computational efficiency is preserved and the ultrasound scattering by the composite structure can be predicted. Inspections of flat or curved composite panels, as well as stiffeners can be performed. The models have been implemented in the CIVA software platform and compared to experiments. We also present an application of the simulation to the performance demonstration of the adaptive inspection technique SAUL (Surface Adaptive Ultrasound).

Published
2016

9. Automated comparison of X-ray images for cargo scanning

Author

Marius Costin, Alexander Flisch, Micha Slegt, Caroline Vienne, Diana Hardmeier, Abraham Marciano, Wicher Visser, Adrian Schwaninger, Frank Sukowski, Ulf Hassler, Andrea Canonica, Irene Dorion, Ger Koomen, Center for Adaptive Security Research and Applications (CASRA), Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology [Dübendorf] (EMPA), Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Fraunhofer-Entwicklungszentrum Röntgentechnik (Fraunhofer IIS/EZRT), Fraunhofer Institute for Integrated Circuits (Fraunhofer IIS), Fraunhofer (Fraunhofer-Gesellschaft)-Fraunhofer (Fraunhofer-Gesellschaft), Smiths Detection (SH), Dutch Customs Laboratory, Dutch Tax and Customs Administration (DTCA), Swiss Federal Customs Administration (FCA), Claycomb W.R., Center for Adaptive Security Research and Applications ( CASRA ), Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology [Dübendorf] ( EMPA ), Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle ( DISC ), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies ( LIST ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay, Fraunhofer Development Center X-ray technologies ( EZRT ), Fraunhofer Institute for Manufacturing Engineering and Automation [Stuttgart] ( IPA ), Smiths Detection ( SH ), Swiss Federal Customs Administration ( FCA ), and Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST)

Subjects
Risk perception, Computer - based trainings, [ INFO ] Computer Science [cs], Cargo scanning, Border control, Computer science, Declaration, Security screening, 02 engineering and technology, Efficiency, X ray analysis, computer.software_genre, Computer security, E-learning, Containers, Image analysis, Automation, Software, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, 0501 psychology and cognitive sciences, X ray screens, [INFO]Computer Science [cs], image, Enforcement, 050107 human factors, Information exchange, X-ray screening, Database, Computer aided analysis, Learning systems, business.industry, Information dissemination, Inspection, 05 social sciences, X-ray image, Automated target recognition, Cargo inspection, simulation, Order (business), Container (abstract data type), 020201 artificial intelligence & image processing, Crime, business, computer, Personnel training
Abstract

Conference of 50th Annual IEEE International Carnahan Conference on Security Technology, ICCST 2016 ; Conference Date: 24 October 2016 Through 27 October 2016; Conference Code:125934; International audience; Customs administrations are responsible for the enforcement of fiscal integrity and security of movements of goods across land and sea borders. In order to verify whether the transported goods match the transport declaration, X-ray imaging of containers is used at many customs site worldwide. The main objective of the research and development project 'Automated Comparison of X-ray Images for Cargo Scanning (ACXIS)', which is funded by the European 7th Framework Program, is to improve the efficiency and effectiveness of the inspection procedures of cargo at customs using X-ray technology. The current inspection procedures are reviewed to identify risks, catalogue illegal cargo, and prioritize detection scenarios. Based on these results, we propose an integrated solution that provides automation, information exchange between customs administrations, and computer-based training modules for customs officers. Automated target recognition (ATR) functions analyze the X-ray image after a scan is made to detect certain types of goods such as cigarettes, weapons and drugs in the freight or container. Other helpful information can also be provided, such as the load homogeneity, total or partial weight, or the number of similar items. The ATR functions are provided as an option to the user. The X-ray image is transformed into a manufacturer-independent format through geometrical and spectral corrections and stored into a database along with the user feedback and other related data. This information can be exchanged with similar systems at other sites, thus facilitating information exchange between customs administrations. The database is seeded with over 30'000 examples of legitimate and illegal goods. These examples are used by the ATR functions through machine learning techniques, which are further strengthened by the information exchange. In order to improve X-ray image interpretation competency of human operators (customs officers), a computer-based training software is developed that simulates these new inspection procedures. A study is carried out to validate the effectiveness and efficiency of the computer-based training as well as the implemented procedures. Officers from the Dutch and Swiss Customs administrations partake in the study, covering both land and sea borders.

Published
2016

10. Development and evaluation of f-k migration methods for fast ultrasonic imaging in solids

Author

Sebastien Robert, Lucas Merabet, Claire Prada, Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle ( DISC ), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies ( LIST ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay, and ESPCI ParisTech

Subjects
Materials science, Computation time, Computation, Plane wave, Time domain analysis, 01 natural sciences, Frequency-domain methods, Matrix (mathematics), Optics, 3D f-k migration methods, 0103 physical sciences, Frequency domain analysis, Imaging systems, 10. No inequality, 010301 acoustics, Image resolution, Block (data storage), Ultrasonic testing, 010302 applied physics, Non destructive testing, [PHYS]Physics [physics], Spatial resolution, [ PHYS ] Physics [physics], Wave propagation, business.industry, Ultrasonic imaging, Elastic waves, Nondestructive examination, Plane wave imaging, Transducer array, Frequency domain, Development (differential geometry), Frequency domain algorithm, business
Abstract

Conference of 2016 IEEE International Ultrasonics Symposium, IUS 2016 ; Conference Date: 18 September 2016 Through 21 September 2016; Conference Code:124585; International audience; In this paper, we present two frequency-domain algorithms for 2D imaging in solids, namely Stolt's method and Lu's method, the latter being extended to the 3D imaging with matrix arrays. First, the performances of both frequency-domain methods are evaluated in 2D imaging and compared with the time-domain plane wave imaging (PWI). Then, Lu's method and PWI are applied to 3D to image a distribution of small porosities in a steel block. 2D and 3D images calculated with the f-k methods are comparable to the PWI images in terms of contrast and spatial resolution while achieving computation times more than 25 times shorter.

Published
2016

11. Results of the 2016 UT modeling benchmark proposed by the French Atomic Energy Commission (CEA) obtained with models implemented in CIVA software

Author

Souad Bannouf, Steve Mahaut, Sylvain Chatillon, Sébastien Lonné, Raphaële Raillon, Gwénaël Toullelan, Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, EXTENDE, Bond L.J., Chimenti D.E., Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle ( DISC ), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies ( LIST ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay, and Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST)

Subjects
010302 applied physics, [PHYS]Physics [physics], Engineering, [ PHYS ] Physics [physics], business.industry, Aperture, Mode (statistics), 01 natural sciences, law.invention, Atomic energy commission, Software, law, Nondestructive testing, 0103 physical sciences, Eddy current, Benchmark (computing), Ultrasonic sensor, business, 010301 acoustics, Simulation
Abstract

Conference of 43rd Annual Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation, QNDE 2016 ; Conference Date: 17 July 2016 Through 22 July 2016; Conference Code:126650; International audience; For several years, the World Federation of NDE Centers, WFNDEC, proposes benchmark studies in which simulated results (in either ultrasonic, X-rays or eddy current NDT configurations) obtained with various models are compared to experiments. This year the proposed UT benchmark proposed by CEA concerns inspection configurations with multi-skips echoes i.e. the incident beam undergoes several skips on the surface and bottom of the specimen before interacting with the defect. This technique is commonly used to inspect thin specimen and/or in case of limited access inspection. This technique relies on the use of T45°mode in order to avoid mode conversion and to facilitate the interpretation of the echoes. The inspections were carried out with two probes of different aperture working at 5MHz.

Published
2016

12. Reflexion measurements for inverse characterization of steel diffusion bond mechanical properties

Author

Lionel Cachon, Emmanuel Rigal, Florian Le Bourdais, Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Département Technologie Nucléaire (DTN), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Département Technique Conversion et Hydrogène (DTCH), Laboratoire d'Innovation pour les Technologies des Energies Nouvelles et les nanomatériaux (LITEN), Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Bond L.J., Chimenti D.E., Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle ( DISC ), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies ( LIST ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay, Département Technologie Nucléaire ( DTN ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ), Département des Technologies Biomasse et Hydrogène ( DTBH ), Laboratoire d'Innovation pour les Technologies des Energies Nouvelles et les nanomatériaux ( LITEN ), Institut National de L'Energie Solaire ( INES ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Centre Scientifique et Technique du Bâtiment ( CSTB ) -Université Savoie Mont Blanc ( USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry] ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Centre Scientifique et Technique du Bâtiment ( CSTB ) -Université Savoie Mont Blanc ( USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry] ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut National de L'Energie Solaire ( INES ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Centre Scientifique et Technique du Bâtiment ( CSTB ) -Université Savoie Mont Blanc ( USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry] ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Centre Scientifique et Technique du Bâtiment ( CSTB ) -Université Savoie Mont Blanc ( USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry] ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), and Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA))

Subjects
010302 applied physics, [PHYS]Physics [physics], Work (thermodynamics), Materials science, [ PHYS ] Physics [physics], Mechanical engineering, Stiffness, Welding, Diffusion welding, 01 natural sciences, law.invention, Crystallography, law, Frequency domain, 0103 physical sciences, Heat exchanger, medicine, Diffusion (business), medicine.symptom, 010301 acoustics, Diffusion bonding
Abstract

Conference of 43rd Annual Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation, QNDE 2016 ; Conference Date: 17 July 2016 Through 22 July 2016; Conference Code:126650; International audience; The present work describes a non-destructive testing method aimed at securing high manufacturing quality of the innovative compact heat exchanger developed under the framework of the CEA R&D program dedicated to the Advanced Sodium Technological Reactor for Industrial Demonstration (ASTRID). The heat exchanger assembly procedure currently proposed involves high temperature and high pressure diffusion welding of stainless steel plates. The aim of the non-destructive method presented herein is to characterize the quality of the welds obtained through this assembly process. Based on a low-frequency model developed by Baik and Thompson [1], pulse-echo normal incidence measurements are calibrated according to a specific procedure and allow the determination of the welding interface stiffness using a nonlinear fitting procedure in the frequency domain. Performing the characterization of plates after diffusion welding using this method allows a useful assessment of the material state as a function of the diffusion bonding process.

Published
2016

13. High-frequency Total Focusing Method (TFM) imaging in strongly attenuating materials with the decomposition of the time reversal operator associated with orthogonal coded excitations

Author

Eduardo Lopez Villaverde, Sebastien Robert, Claire Prada, Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL), Bond L.J., Chimenti D.E., Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle ( DISC ), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies ( LIST ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay, ESPCI ParisTech, and Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA))

Subjects
[PHYS]Physics [physics], Work (thermodynamics), Materials science, [ PHYS ] Physics [physics], business.industry, Image quality, Operator (physics), Attenuation, 0211 other engineering and technologies, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, Viscoelasticity, Image (mathematics), Optics, 0103 physical sciences, High-density polyethylene, business, Joint (audio engineering), 010301 acoustics, 021101 geological & geomatics engineering
Abstract

Conference of 43rd Annual Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation, QNDE 2016 ; Conference Date: 17 July 2016 Through 22 July 2016; Conference Code:126650; International audience; In the present work, the Total Focusing Method (TFM) is used to image defects in a High Density Polyethylene (HDPE) pipe. The viscoelastic attenuation of this material corrupts the images with a high electronic noise. In order to improve the image quality, the Decomposition of the Time Reversal Operator (DORT) filtering is combined with spatial Walsh-Hadamard coded transmissions before calculating the images. Experiments on a complex HDPE joint demonstrate that this method improves the signal-to-noise ratio by more than 40 dB in comparison with the conventional TFM.

Published
2016

14. Operational NDT simulator, towards human factors integration in simulated probability of detection

Author

Damien Rodat, Nicolas Dominguez, Pierre Calmon, Frank Guibert, Airbus Group Innovations [Toulouse], Airbus [France], Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Bond L.J., Chimenti D.E., Airbus Group Innovations, AIRBUS, Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle ( DISC ), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies ( LIST ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay, and Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA))

Subjects
[PHYS]Physics [physics], Engineering, [ PHYS ] Physics [physics], business.industry, 020206 networking & telecommunications, Human factors integration, 02 engineering and technology, Statistical power, [SPI]Engineering Sciences [physics], Operator (computer programming), Nondestructive testing, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, [ SPI ] Engineering Sciences [physics], 020201 artificial intelligence & image processing, business, computer, Simulation, Simula, computer.programming_language
Abstract

Conference of 43rd Annual Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation, QNDE 2016 ; Conference Date: 17 July 2016 Through 22 July 2016; Conference Code:126650; International audience; In the aeronautic industry, the performance demonstration of Non-Destructive Testing (NDT) procedures relies on Probability Of Detection (POD) analyses. This statistical approach measures the ability of the procedure to detect a flaw with regard to one of its characteristic dimensions. The inspection chain is evaluated as a whole, including equipment configuration, probe effciency but also operator manipulations. Traditionally, a POD study requires an expensive campaign during which several operators apply the procedure on a large set of representative samples. Recently, new perspectives for the POD estimation have been introduced using NDT simulation to generate data. However, these approaches do not offer straightforward solutions to take the operator into account. The simulation of human factors, including cognitive aspects, often raises questions. To address these diffculties, we propose a concept of operational NDT simulator [1]. This work presents the first steps in the implementation of such simulator for ultrasound phased array inspection of composite parts containing Flat Bottom Holes (FBHs). The final system will look like a classical ultrasound testing equipment with a single exception: the displayed signals will be synthesized. Our hardware (ultrasound acquisition card, 3D position tracker) and software (position analysis, inspection scenario, synchronization, simulations) environments are developed as a bench to test the meta-modeling techniques able to provide fast-simulated realistic ultra-sound signals. The results presented here are obtained by on-the-fly merging of real and simulated signals. They confirm the feasibility of our approach: the replacement of real signals by purely simulated ones has been unnoticed by operators. We believe this simulator is a great prospect for POD evaluation including human factors, and may also find applications for training or procedure set-up.

Published
2016

15. Ultrasonic imaging in highly attenuating materials with Walsh-Hadamard codes and the decomposition of the time reversal operator

Author

Eduardo Lopez Villaverde, Sebastien Robert, Claire Prada, Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL), Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle ( DISC ), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies ( LIST ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay, ESPCI ParisTech, and Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA))

Subjects
Computer science, Image quality, Acoustics, Time reversal, Characterization, 01 natural sciences, 010309 optics, Walsh-Hadamard code, Decomposition of the time reversal operator, Optics, Data acquisition, Signal-to-noise ratio, Hadamard transform, 0103 physical sciences, Symmetric matrix, Imaging systems, 010301 acoustics, Sparse matrix, Ultrasonic testing, Non destructive testing, [PHYS]Physics [physics], Defect characterization, Coded transmission, [ PHYS ] Physics [physics], High density polyethylene pipes, business.industry, Electronic noise, Ultrasonic imaging, Operator (physics), Attenuation, Nondestructive examination, Block codes, Computer Science::Computer Vision and Pattern Recognition, Defects, business
Abstract

Conference of 2016 IEEE International Ultrasonics Symposium, IUS 2016 ; Conference Date: 18 September 2016 Through 21 September 2016; Conference Code:124585; International audience; In this work, the total focusing method is used to image defects in a high density polyethylene pipe. The viscoelastic attenuation of this material corrupts the images with a high electronic noise. To improve the image quality, the decomposition of the time reversal operator method is combined with spatial Walsh-Hadamard coded transmissions before calculating the images.

Published
2016

16. An efficient model to predict guided wave radiation by finite-sized sources in multilayered anisotropic plates with account of caustics

Author

S Grondel, A Lhémery, M Stévenin, Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - Département Opto-Acousto-Électronique - UMR 8520 (IEMN-DOAE), Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 (IEMN), Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-INSA Institut National des Sciences Appliquées Hauts-de-France (INSA Hauts-De-France), Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF), Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle ( DISC ), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies ( LIST ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay, Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - Département Opto-Acousto-Électronique ( IEMN-DOAE ), Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie (IEMN) - UMR 8520 ( IEMN ), Ecole Centrale de Lille-Institut supérieur de l'électronique et du nunérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambresis ( UVHC ) -Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Ecole Centrale de Lille-Institut supérieur de l'électronique et du nunérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambresis ( UVHC ) -Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Ecole Centrale de Lille-Institut supérieur de l'électronique et du nunérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambresis ( UVHC ) -Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF), Matériaux et Acoustiques pour MIcro et NAno systèmes intégrés - IEMN (MAMINA - IEMN), and Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 (IEMN)

Subjects
Diffraction, History, Engineering, Finite element method, Field (physics), Acoustics, Transducers, Tensors, Rectangular-shaped, Guided electromagnetic wave propagation, Diffraction effects, 01 natural sciences, Education, Optics, Elastic guided waves, Nondestructive testing, 0103 physical sciences, Tensor, 010301 acoustics, 010302 applied physics, Non destructive testing, [PHYS]Physics [physics], Guided wave testing, [ PHYS ] Physics [physics], business.industry, Isotropy, Plate-like structure, Anisotropic composites, Long-range propagation, Plates (structural components), Computer Science Applications, Nondestructive examination, Semi-analytic finite-element methods, Transducer, Anisotropy, business
Abstract

Conference of 14th Anglo-French Physical Acoustics Conference, AFPAC 2015 ; Conference Date: 14 January 2015 Through 16 January 2015; Conference Code:119474; International audience; Elastic guided waves (GW) are used in various non-destructive testing (NDT) methods to inspect plate-like structures, generated by finite-sized transducers. Thanks to GW long range propagation, using a few transducers at permanent positions can provide a full coverage of the plate. Transducer diffraction effects take place, leading to complex radiated fields. Optimizing transducers positioning makes it necessary to accurately predict the GW field radiated by a transducer. Fraunhofer-like approximations applied to GW in isotropic homogeneous plates lead to fast and accurate field computation but can fail when applied to multi-layered anisotropic composite plates, as shown by some examples given. Here, a model is proposed for composite plates, based on the computation of the approximate Green's tensor describing modal propagation from a source point, with account of caustics typically seen when strong anisotropy is concerned. Modal solutions are otherwise obtained by the Semi-Analytic Finite Element method. Transducer diffraction effects are accounted for by means of an angular integration over the transducer surface as seen from the calculation point, that is, over energy paths involved, which are mode-dependent. The model is validated by comparing its predictions with those computed by means of a full convolution integration of the Green's tensor with the source over transducer surface. Examples given concern disk and rectangular shaped transducers commonly used in NDT.

Published
2016

17. Database generation and exploitation for efficient and intensive simulation studies

Author

Xavier Artusi, Christophe Reboud, Roberto Miorelli, Anis Ben Abdessalem, Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle ( DISC ), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies ( LIST ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay, Bond L.J., Chimenti D.E., ANR-13-MONU-0011,ByPASS,Méthodes Bayesiennes pour le diagnostic et la Probabilité de détection Assistée par la Simulation ( 2013 ), Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, ANR-13-MONU-0011,ByPASS,Méthodes Bayesiennes pour le diagnostic et la Probabilité de détection Assistée par la Simulation(2013), and Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA))

Subjects
[PHYS]Physics [physics], 010302 applied physics, [ PHYS ] Physics [physics], [ INFO ] Computer Science [cs], Computer science, 020206 networking & telecommunications, 02 engineering and technology, computer.software_genre, 01 natural sciences, Statistical power, 0103 physical sciences, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, [INFO]Computer Science [cs], Sensitivity (control systems), Data mining, Stochastic inversion, computer, Simulation
Abstract

Conference of 42nd Annual Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation, QNDE 2015, Incorporating the 6th European-American Workshop on Reliability of NDE ; Conference Date: 26 July 2015 Through 31 July 2015; Conference Code:119404; International audience; This communication proposes a study on the application of surrogate modelling for intensive simulations studies. In particular, stochastic inversion approaches, model assisted probability of detection (MAPOD) and sensitivity analysis studies are addressed. Some illustrative examples, corresponding to real applications and involving different non-destructive testing methods, are also presented.

Published
2016

18. An energy preserving time scheme based on the mortar element method for effective transmission conditions between fluid and solid domains in transient wave propagation problems

Author

Alexandre Imperiale, Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay

Subjects
Numerical Analysis, Applied Mathematics, General Engineering, [MATH.MATH-AP]Mathematics [math]/Analysis of PDEs [math.AP], [PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET]Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det], [INFO.INFO-NA]Computer Science [cs]/Numerical Analysis [cs.NA], [PHYS.MECA.ACOU]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Acoustics [physics.class-ph]
Abstract

International audience; We are interested in providing an efficient numerical scheme to represent wave propagation in time domain for configurations where a fluid domain and a solid domain are separated by a thin coating layer. Various computational challenges and bottlenecks occur in this context: incorporating fluid - solid coupling, enabling non-conform space discretization when wavelengths greatly differ from the fluid and the solid domain, and rendering robust time discretization w.r.t. the thin layer thickness. In order to address these issues, the proposed approach combines the mortar element method with so-called effective transmission conditions, where the effect of the coating layer is incorporated through spring - mass coefficients at the interface between the fluid and solid domain. Using discrete energy arguments, we are able to prove that the associated fully discrete scheme is stable upon a stability condition independent of the thin coating layer. Moreover, we provide an efficient time marching algorithm leading to significantly improved performances, illustrated in 2D and 3D configurations linked to ultrasonic testing experiments modeling.

Published
2023

19. Environmental impact assessment of guided wave-based structural health monitoring

Author

Clarisse Aujoux, Olivier Mesnil, Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay

Subjects
[PHYS]Physics [physics], Mechanical Engineering, Biophysics
Abstract

International audience; Guided wave-based structural health monitoring (GW-SHM) relies on permanently installed sensors to detect and monitor structural defects such as cracks or delamination. Millimeter to centimeter-sized defects are detected over areas of several square meters with sparse sensor networks installed on metallic or composite structures. So far, the main drivers of the development of such technologies have been expectations of cost savings and/or an increased safety. As monitoring requires a complex cyber physical system including, at least an energy source, sensors, data acquisition, treatment, and communication capabilities, adding monitoring capabilities to a structure leads to an intrinsic environmental impact. This paper targets for the first time the environmental assessment of GW-SHM. Such analysis being use-case dependent, two prospective applications are studied: railroad monitoring and wind turbine monitoring. A complete GW-SHM system prototype is defined to quantify its environmental impact, and exploitation scenarios are proposed to estimate the potential environmental gains provided by the monitoring. For the scenarios under consideration, the studied system is found to be either carbon neutral or carbon negative (i.e., favorable), but this result is limited to the functional units under consideration. The present study is expected to be a template for further environmental assessments of monitoring systems, which shall be conducted for each prospective application and refined often as systems mature and exploitation scenarios become clearer and exploitation data available.

Published
2023

20. Développement de méthodes de caractérisation de défauts plans basées sur les reconstructions FTP

Author

Kombossé Sy, Ekaterina Iakovleva, Philippe Brédif, Dominique Lesselier, Olivier Roy, Laboratoire des signaux et systèmes (L2S), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, M2M-NDT, GDR ONDES, Laboratoire des signaux et systèmes ( L2S ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle ( DISC ), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies ( LIST ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay, and Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA))

Subjects
[SPI.ACOU]Engineering Sciences [physics]/Acoustics [physics.class-ph], ultrasonics, [ SPI.ACOU ] Engineering Sciences [physics]/Acoustics [physics.class-ph], imaging, non-destructive testing, [ SPI.SIGNAL ] Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing, focalization, full capture matrix, [SPI.SIGNAL]Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing
Abstract

National audience; L’imagerie FTP (Focalisation en Tout Point) estune méthode de contrôle avec super-résolution via focalisationa posteriori de l’énergie sur tous les points de l’espace défini.Elle est basée sur un tracé de rayons, permettant de de prendre en compte une multitude de trajets. Le nombred’images FTP en résultant devient cependant très élevé. Deplus des artefacts de reconstruction peuvent apparaître. Lebut est d’améliorer la qualité des images FTP et filtrer et/oufusionner celles-ci afin de s’en affranchir pour ensuite être enmesure de caractériser un défaut sans ambiguïté

Published
2015

21. Model-based POD study of manual ultrasound inspection and sensitivity analysis using metamodel

Author

Christopher Reece, Pierre-Emile Lhuillier, Guillemette Ribay, Frédéric Jenson, Xavier Artusi, Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, EDF (EDF), Matériaux et Mécanique des Composants (EDF R&D MMC), EDF R&D (EDF R&D), EDF (EDF)-EDF (EDF), Bond L.J., Chimenti D.E., Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle ( DISC ), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies ( LIST ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay, EDF ( EDF ), Matériaux et Mécanique des Composants ( EDF R&D MMC ), EDF R&D ( EDF R&D ), EDF ( EDF ) -EDF ( EDF ), and Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST)

Subjects
[PHYS]Physics [physics], Engineering, Measure (data warehouse), [ PHYS ] Physics [physics], business.industry, Ultrasonic testing, 020206 networking & telecommunications, Sobol sequence, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, Statistical power, Point of delivery, 0103 physical sciences, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Range (statistics), Sensitivity (control systems), business, 010301 acoustics, Reliability (statistics), Simulation
Abstract

Conference of 42nd Annual Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation, QNDE 2015, Incorporating the 6th European-American Workshop on Reliability of NDE ; Conference Date: 26 July 2015 Through 31 July 2015; Conference Code:119404; International audience; The reliability of NDE can be quantified by using the Probability of Detection (POD) approach. Former studies have shown the potential of the model-assisted POD (MAPOD) approach to replace expensive experimental determination of POD curves. In this paper, we make use of CIVA software to determine POD curves for a manual ultrasonic inspection of a heavy component, for which a whole experimental POD campaign was not available. The influential parameters were determined by expert analysis. The semi-analytical models used in CIVA for wave propagation and beam-defect interaction have been validated in the range of variation of the influential parameters by comparison with finite element modelling (Athena). The POD curves are computed for « hit/miss » and « â versus a » analysis. The verification of Berens hypothesis is evaluated by statistical tools. A sensitivity study is performed to measure the relative influence of parameters on the defect response amplitude variance, using the Sobol sensitivity index. A meta-model is also built to reduce computing cost and enhance the precision of estimated index.

Published
2015

22. Ultrasonic imaging in coarse-grained stainless steels by total focusing method

Author

Claire Prada, Sebastien Robert, E. Lopez Villaverde, Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL), Bond L.J., Chimenti D.E., Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle ( DISC ), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies ( LIST ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay, ESPCI ParisTech, and Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA))

Subjects
010302 applied physics, [PHYS]Physics [physics], Noise, Engineering, Optics, [ PHYS ] Physics [physics], business.industry, Operator (physics), 0103 physical sciences, business, 010301 acoustics, 01 natural sciences, Ultrasonic imaging
Abstract

Conference of 42nd Annual Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation, QNDE 2015, Incorporating the 6th European-American Workshop on Reliability of NDE ; Conference Date: 26 July 2015 Through 31 July 2015; Conference Code:119404; International audience; In the present work, the Total Focusing Method (TFM) is used to image flaws in coarse-grained steels with a contact phased-array probe. In order to reduce the noise introduced by the heterogeneous structure, as well as artifacts due to surface guided waves, the Decomposition of the Time Reversal Operator method is performed before calculating TFM images.

Published
2015

23. Plane wave imaging for ultrasonic inspection of irregular structures with high frame rates

Author

C. Prada, L. Le Jeune, Sebastien Robert, Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL), Bond L.J., Chimenti D.E., Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle ( DISC ), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies ( LIST ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay, ESPCI ParisTech, and Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA))

Subjects
[PHYS]Physics [physics], Engineering, [ PHYS ] Physics [physics], business.industry, Plane (geometry), 010401 analytical chemistry, Ultrasonic testing, Frame rate, 01 natural sciences, 0104 chemical sciences, Ultrasonic imaging, Plane wave imaging, Optics, Computer Science::Computer Vision and Pattern Recognition, 0103 physical sciences, business, 010301 acoustics
Abstract

Conference of 42nd Annual Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation, QNDE 2015, Incorporating the 6th European-American Workshop on Reliability of NDE ; Conference Date: 26 July 2015 Through 31 July 2015; Conference Code:119404; International audience; Ultrasonic imaging with high frame rates is of great interest to perform fast inspections and to reduce NDE costs. In this communication, we propose a new fast imaging method which is derived from the medical Plane Wave Imaging (PWI). The PWI method is applied to different immersion-testing configurations (specimens with plane or complex surfaces) and to different imaging modes (imaging with direct or half-skip wave paths) according to the type of defects (point-like or extended crack-types defects).

Published
2015

24. Results of the 2015 UT modeling benchmark obtained with models implemented in CIVA

Author

Sébastien Lonné, Sylvain Chatillon, Gwénaël Toullelan, Vincent Dorval, Michel Darmon, Raphaële Raillon, Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, EXTENDE, Bond L.J., Chimenti D.E., Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle ( DISC ), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies ( LIST ), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay

Subjects
Diffraction, Physics, [PHYS]Physics [physics], [ PHYS ] Physics [physics], Field (physics), Plane wave, Physics::Optics, 020206 networking & telecommunications, 02 engineering and technology, Incident field, 01 natural sciences, Computational physics, Time-of-flight diffraction ultrasonics, 0103 physical sciences, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Benchmark (computing), Geometrical theory of diffraction, 010301 acoustics
Abstract

Conference of 42nd Annual Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation, QNDE 2015, Incorporating the 6th European-American Workshop on Reliability of NDE ; Conference Date: 26 July 2015 Through 31 July 2015; Conference Code:119404; International audience; This communication presents the results of the 2015 UT benchmark obtained with the models implemented in CIVA. The benchmark addresses the TOFD technique. To calculate the diffraction echoes, field by applying the pencil-model and diffraction on notches edges is modelled by GTD (Geometrical Theory of Diffraction). We present comparisons between experimental and simulated results. We discuss the results obtained with and without applying the so-called "plane wave approximation" on the incident field.

Published
2015

25. Solutions de diffusion en champ proche utilisant des bases mixtes avec application à l'inspection électromagnétique et thermographique des matériaux techniques

Author

Skarlatos, Anastassios, Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Université Paris-Saclay, and Laurent Daniel

Subjects
Courants de Foucault, Materieaux magnétiques, [PHYS]Physics [physics], Non-linear Analysis, Contrôle non destructif, Hysteresis, Methodes spectales, Non-destructive testing, Thermographie, Near-field scattering, Spectral methods, [SPI]Engineering Sciences [physics], Thermography, Diffusion en champ proche, Eddy-current non-destructive testing, Hybrid methods, Hystérésis, [MATH]Mathematics [math], Magnetic materials, Modélisation non-linéaire
Abstract

Eddy-current and thermographic inspection are well-established tools for the non-destructive testing and evaluation of technical materials involved in a great number of applications. Both methods are governed by similar physics (diffusion equation), which makes them share a number of common features, the most important one being the local character of the sensing region. For this reason, both eddy-current and thermal inspection methods can be grouped together under the common term: “near-field scattering” methods. From the modelling point of view, one can take advantage of the localised character of the solution, since complicated details of the geometry located far from the sensing probe can be safely ignored, and one can concentrate on the essential geometrical features in the vicinity of the source.Based upon this feature, this work proceeds to a systematic construction of fast solutions for the eddy-current and heat propagation problems, applied to a number of configurations with practical importance. The guiding line in all these developments is the optimal exploitation of the workpiece symmetries in the vicinity of the probe and the adoption of the best suited representation for the given configuration. A central role in this programe is played by the so-callled spectral methods, where the solution is developed in the proper eigenbase of the geometry at hand, complemented by mixed spectral/spatial representations for the more complicated cases. The work concludes with an overview of the present trends and an outlook of the topics, which, to the author’s point of view, can be the focus for future research.; L'inspection par courants de Foucault et la thermographie sont des méthodes bien établies pour le contrôle non destructif et l'évaluation de matériaux utilisés dans un grand nombre d'applications industrielles.Ces deux méthodes reposent sur des régimes physiques similaires (équation de diffusion), ce qui leur fait partager un certain nombre de caractéristiques communes, la plus importante d'entre elles étant le caractère local de la région de détection. Pour cette raison, les méthodes d'inspection par courants de Foucault (CF) et thermiques peuvent être condidérées comme des méthodes de « diffusion en champ proche ».Du point de vue de la modélisation, on peut tirer parti du caractère localisé de la solution, du fait que les détails compliqués de la géométrie loin de la sonde peuvent être négligés et on peut se concentrer sur les caractéristiques géométriques essentielles au voisinage de la source. Sur cette base, le travail présenté ici procède à une construction systématique de solutions rapides pour les problèmes de CF et de propagation de la chaleur appliqués à un certain nombre de configurations avec une importance pratique.La ligne directrice de tous ces développements est l'exploitation optimale des symétries de la pièce au voisinage de la sonde et le choix de la représentation la mieux adaptée à la configuration donnée. Les méthodes dites spectrales jouent ici un rôle central; la solution est développée à partir de la base propre associée à la géométrie considéré, cette base pouvant être complétée par des représentations mixtes spectrales/spatiales dans les cas les plus complexes.A la fin de ce document, un aperçu des tendances actuelles et des sujets qui, du point de vue de l’auteur, peuvent faire l’objet de futures recherches, est donné.

Published
2023

26. Eddy-current asymptotics of the Maxwell PMCHWT formulation for multiple bodies and conductivity levels

Author

Marc Bonnet, Edouard Demaldent, Propagation des Ondes : Étude Mathématique et Simulation (POEMS), Inria Saclay - Ile de France, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Unité de Mathématiques Appliquées (UMA), École Nationale Supérieure de Techniques Avancées (ENSTA Paris)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées (ENSTA Paris)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, and Bonnet, Marc

Subjects
Computational Mathematics, Computational Theory and Mathematics, Modeling and Simulation, [INFO.INFO-MO] Computer Science [cs]/Modeling and Simulation, [INFO.INFO-MO]Computer Science [cs]/Modeling and Simulation
Abstract

International audience; In eddy current (EC) testing applications, ECs σE (E : electric field, σ: conductivity) are induced in tested metal parts by a low-frequency (LF) source idealized as a closed current loop in air. In the case of highly conducting (HC) parts, a boundary integral equation (BIE) of the first kind under the magneto-quasi-static approximation-which neglects the displacement current-was shown in a previous work to coincide with the leading order of an asymptotic expansion of the Maxwell BIE in a small parameter reflecting both LF and HC assumptions. The main goal of this work is to generalize the latter approach by establishing a unified asymptotic framework that is applicable to configurations that may involve multiple moderately-conducting (σ = O(1)) and non-conducting objects in addition to (possibly multiply-connected) HC objects. Leading-order approximations of the quantities relevant to EC testing, in particular the impedance variation, are then found to be computable from a reduced set of primary unknowns (three on HC objects and two on other objects, instead of four per object for the Maxwell problem). Moreover, when applied to the Maxwell BIE, the scalings suggested by the asymptotic approach stabilize the condition number at low frequencies and remove the low-frequency breakdown effect. The established asymptotic properties are confirmed on 3D numerical examples for simple geometries as well as two EC testing configurations, namely a classical benchmark and a steam generator tube featured in pressurized water reactors of nuclear power plants.

Published
2023

27. Simulation d’inspection ultrasonore en milieu fortement hétérogène : stratégies et outils de modélisation appliqués aux soudures austénitiques

Author

LEYMARIE, Nicolas, Imperiale, Alexandre, Fortuna, Thibaud, Dorval, Vincent, Demaldent, Edouard, Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, and ANR-17-CE08-0036,NEMESIS,La métallurgie numérique au service des procédés de soudage à l'arc: Des matériaux virtuels pour maîtriser les défauts(2017)

Subjects
[SPI]Engineering Sciences [physics]
Abstract

International audience

Published
2022

28. Iterative Methods for Waveform Control in Magnetic Measurement Systems

Author

Patrick Fagan, Benjamin Ducharne, Stanislaw Zurek, Mathieu Domenjoud, Anastasios Skarlatos, Laurent Daniel, Christophe Reboud, Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire de Génie Electrique et Ferroélectricité (LGEF), Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), ELyTMaX, École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Tohoku University [Sendai]-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Megger instrument, Laboratoire Génie électrique et électronique de Paris (GeePs), and CentraleSupélec-Sorbonne Université (SU)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Magnetic Barkhausen noise energy, [SPI.ELEC]Engineering Sciences [physics]/Electromagnetism, waveform control, feedback, Electrical and Electronic Engineering, magnetic losses, Instrumentation
Abstract

International audience; Magnetic losses in a ferromagnetic lamination can be separated into three contributions. Bertotti theoretically assessed this distribution at the end of the 20th century in the Statistical Theory of Losses (STL), triggering significant progress in understanding the dissipation mechanisms. Recent studies have shown the possibility of reconstructing a hysteresis cycle from the high-frequency Barkhausen noise signal. Applying STL to the Barkhausen noise cycles has never been done before. Still, it could help establish a parallel with the measurement of the magnetization cycle versus frequency and the energy loss. However, STL analysis in its ultimate description requires sinusoidal flux density, while Barkhausen noise measurements are usually done with a constant excitation slope. Multiple magnetic flux density control methods were described in the literature and are reviewed in this manuscript. However, the Barkhausen noise context, requiring high-frequency sampling during the magnetization cycle, is more constraining. Therefore, specific performance criteria were considered, followed by numerical tests to determine the most adapted method to a Barkhausen STL description. Eventually, the Proportional Iterative Learning Control (P-ILC) gave the highest satisfaction rate and was chosen for experimental tests. Some of these experimental results are provided in the manuscript discussion together with suggestions for convergence speed improvement. It is, for instance, recommended to increase the gain near saturation, where the system response is poor.

Published
2022

29. Imagerie par rayons X en contraste de phase de l'étincelage des fixations aéronautiques

Author

Jarnac, Amélie, Sousa Martins, Rafael, Zaepffel, Clément, Tholin, Fabien, Blanchet, Patrice, Désangles, Victor, Guitard, Laureen, Stolidi, Adrien, Lalande, Philippe, DPHY, ONERA, Université Paris Saclay [Châtillon], ONERA-Université Paris-Saclay, DPHY, ONERA, Université Paris Saclay [Palaiseau], DOTA, ONERA, Université Paris Saclay [Palaiseau], Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, and CRETIN, Dorine

Subjects
X-ray, TOMOGRAPHIE RAYON X, [PHYS]Physics [physics], [SPI]Engineering Sciences [physics], [SPI] Engineering Sciences [physics], spark erosion, CONTRASTE PHASE, FIXATION, ETINCELAGE, fastener, [PHYS] Physics [physics]
Abstract

International audience; In the context of lightning strike impacting aeronautical fasteners, we investigate the in situ behaviour of fasteners subject to a current level of a few kA by using high-speed Xray phase-contrast imaging in a synchrotron facility. It reveals that the fastener erosion occurs in two time scales. On a microsecond timescale, hot particles are ejected from cavity walls of the Carbon fibre reinforced polymer due to sparking/arcing phenomena, whereas on a sub-millisecond time scale, the fastener wall is vaporized due to the electrical energy deposited in the arc-fastener interface. The experimental observations have been used as input for an electro-thermal model of electric contact. The estimated vaporised depth is in good agreement with the measured one. The nature of the internal damages has been confirmed by using X-ray phase tomography.

Published
2022

30. Interpretation of the magnetic susceptibility behaviour of soft carbon steels based on the scaling theory of second order phase transitions for systems with supercritical disorder

Author

A. Skarlatos, A. Martínez-de-Guerenu, D.J. Badiola, I. Lelidis, Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Basque Research and Technology Alliance (BRTA), and National and Kapodistrian University of Athens (NKUA)

Subjects
[PHYS]Physics [physics], Condensed Matter Physics, Electronic, Optical and Magnetic Materials
Abstract

International audience; The experimental magnetic susceptibility curves of several soft steel grades, like interstitial free (IF) or low carbon (LC) steels, can be interpreted within the framework of universal scaling functions obtained for systems with quenched disorder, such as the one described by the random field Ising model with supercritical disorder. Mean-field theory (both scalar and site-dependent) is used to explore the behaviour at the proximity of the coercive field, and explicit expressions are derived. As a result, the susceptibility values close to the coercive field can be approximated to a good extend by a Lorentzian function. Theoretical results are compared against a number of experimental curves obtained from interstitial free (IF) and extra low carbon (ELC) steels subjected to isothermal annealing.

Published
2022

31. A generic numerical solver for modeling the influence of stress conditions on guided wave propagation for SHM applications

Author

Dalmora, Andre, Imperiale, Alexandre, Imperiale, Sébastien, Moireau, Philippe, Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Inria Saclay - Ile de France, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria), Laboratoire de mécanique des solides (LMS), École polytechnique (X)-Mines Paris - PSL (École nationale supérieure des mines de Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), European Project: 860104,H2020-MSCA-ITN-2019,GW4SHM, Mathematical and Mechanical Modeling with Data Interaction in Simulations for Medicine (M3DISIM), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École polytechnique (X)-Mines Paris - PSL (École nationale supérieure des mines de Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Inria Saclay - Ile de France, and Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)

Subjects
EOCs, 3D Shell Elements, Spectral Finite Elements, Prestresses, [PHYS.MECA.SOLID]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Solid mechanics [physics.class-ph], Wave Propagation, Guided Waves, Numerical Simulation, [INFO.INFO-MO]Computer Science [cs]/Modeling and Simulation, Struc- tural Health Monitoring
Abstract

In leading-edge industrial applications, assessing structure integrity is an important aspect of safety requirements. Structural Health Monitoring (SHM) proposes to use sensors and signal processing units in situ. One of the most attractive SHM techniques relies on ultrasonic guided waves. Modeling and simulation can be helpful tools for the design or the reliability assessment of SHM solutions. Currently available models developed for that purpose do not take into account effects of operational conditions such as internal stresses. These conditions can change wave propagation and therefore affect the interpretation of recorded signals. The objective of this work is to propose a model that fills this gap, and to derive corresponding numerical methods for elastic wave propagation in an arbitrarily deformed medium. Any hyperelastic constitutive law can be considered. As the structures considered are usually thin, we avoid shear-locking by using a shell formulation to solve the quasi-static problem representing the effects of structure loading. The computed displacement is then fed into a spectral elements method (SFEM) kernel to solve the time-domain linearized 3D elastodynamics problem representing the wave propagation. We validate our model against experimental data in the literature for an isotropic aluminium plate under tensile forces. Additionally, we apply these numerical procedures to a realistic bending experiment of a steel pipe. These validations steps show that our generic approach is able to capture the effects of stresses on ultrasonic guided wave propagation such as changes in wave velocity and induced anisotropy.

Published
2022

32. Mechanical stress estimation through classical and magnetic Barkhausen noise energy hysteresis cycle

Author

Fagan, Patrick, Ducharne, Benjamin, Daniel, Laurent, Skarlatos, Anastasios, Domenjoud, Mathieu, Reboud, Christophe, Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire de Génie Electrique et Ferroélectricité (LGEF), Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), ELyTMaX, École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Tohoku University [Sendai]-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Génie électrique et électronique de Paris (GeePs), CentraleSupélec-Sorbonne Université (SU)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), UGA, CNRS, and G2Elab

Subjects
irreversible domain wall motions, [PHYS.MECA.MEMA]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Mechanics of materials [physics.class-ph], [SPI.ELEC]Engineering Sciences [physics]/Electromagnetism, magnetic non-destructive testing, Magnetization mechanism
Abstract

International audience; In this study relations between extern stress and magnetic indicators read on experimental and simulated classic and magnetic Barkhausen noise energy cycles are established. The objective is to determine the most sensitive magnetic stress indicator and to explain why.

Published
2022

33. Stress imaging by guided wave tomography based on analytical acoustoelastic model

Author

Abdellahi Abderahmane, Alain Lhémery, Laurent Daniel, Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire Génie électrique et électronique de Paris (GeePs), and CentraleSupélec-Sorbonne Université (SU)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
[PHYS]Physics [physics], [SPI.ACOU]Engineering Sciences [physics]/Acoustics [physics.class-ph], Acoustics and Ultrasonics, Arts and Humanities (miscellaneous)
Abstract

A nondestructive method ([Formula: see text]) for stress characterization in plate-like structures is proposed. In this method, the acoustoelastic effects (AEEs) on Lamb and shear horizontal guided waves are used to reconstruct a nonuniform multiaxial stress field. The development of [Formula: see text] starts by deriving an analytical acoustoelastic model (An-AEM) to predict AEEs induced by a triaxial stress tensor as a function of the stress components, its orientation, the wave propagation direction, and three acoustoelastic coefficients (AECs). The AECs are independent of stress but specific to each mode. The An-AEM allows one to retrieve the three components of the stress tensor and its orientation from AEEs, assuming the stress to be uniform in the plane of the plate and through its thickness. To deal with stress that is nonuniform in the plane, the An-AEM is combined with time-of-flight straight ray tomography to enable stress field reconstruction. Numerical simulation is used to illustrate how such reconstruction can be performed. It is shown that in some cases, stress components can be reconstructed with arbitrary accuracy, and in other cases, the tensorial nature of stress renders the accuracy of its reconstruction dependent on spatial variations of the stress orientation.

Published
2022

34. Combinaison d'éléments de coque et d'éléments finis spectraux transitoires pour les problèmes de propagation d'ondes guidées dans des structures déformées

Author

Dalmora, Andre Luiz, Imperiale, Alexandre, Imperiale, Sébastien, Moireau, Philippe, Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Mathematical and Mechanical Modeling with Data Interaction in Simulations for Medicine (M3DISIM), Laboratoire de mécanique des solides (LMS), École polytechnique (X)-Mines Paris - PSL (École nationale supérieure des mines de Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École polytechnique (X)-Mines Paris - PSL (École nationale supérieure des mines de Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Inria Saclay - Ile de France, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria), Société Française d'Acoustique, and Laboratoire de Mécanique et d'Acoustique

Subjects
[PHYS.MECA.ACOU]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Acoustics [physics.class-ph]
Abstract

International audience; Dans les applications industrielles de pointe, l'évaluation de l'intégrité des structures est un aspect important des exigences de sécurité. Cependant, l'application des méthodes classiques d'évaluation non destructive peut être coûteuse et entraîne généralement des interruptions d'activité. Pour surmonter ces difficultés, le Structural Health Monitoring(SHM) propose d'utiliser des capteurs et des unités de traitement du signal in situ. Les ondes ultrasonores guidées constituent l'un des moyens de mettre en œuvre les systèmes SHM. Elles peuvent être utilisées pour évaluer les caractéristiques internes du matériau, telles que ses propriétés/défauts. Ces systèmes SHM sont déjà mis en œuvre dans des applications industrielles, mais leur utilisation est limitée en raison des conditions environnementales et opérationnelles. Un exemple typique est celui des charges opérationnelles induisant de grandes déformations et par conséquent des contraintes internes qui entraînent des changements dans la propagation des ondes[1]. Pour interpréter les signaux mesurés dans ce contexte, il est important que les efforts de modélisation de la propagation des ondes prennent en compte ce phénomène. L'objectif de notre travail est de présenter un modèle, et les méthodes numériques correspondantes, pour la propagation élastique des ondes dans un milieu précontraint. Comme les structures considérées sont généralement minces, nous utilisons une formulation de coque[2] pour la mécanique nonlinéaire pour résoudre le problème statique, représentant les effets du chargement de la structure. Le déplacement calculé est ensuite introduit dans un noyau de la méthode des éléments spectraux(SFEM)[3] pour résoudre le problème élastodynamique linéarisé dans le domaine temporel, représentant la propagation des ondes

Published
2022

35. Tomographie Passive par Ondes Guidées pour le Monitoring de Corrosion dans les Tuyauteries

Author

Druet, Tom, Chapuis, Bastien, Moulin, Emmanuel, Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF), Société Française d'Acoustique, and Laboratoire de Mécanique et d'Acoustique

Subjects
[PHYS.MECA.ACOU]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Acoustics [physics.class-ph]
Abstract

International audience; La détection de défauts dans les tuyauteries par les techniques de contrôle non destructif joue un rôle crucial pour la prévention des risques de rupture ou de fuite dans plusieurs industries (pétrochimie et nucléaire notamment). Le contrôle santé des structures, plus connu sous l’acronyme anglais SHM – Structural Health Monitoring – est une approche qui consiste à munir une structure de capteurs pour suivre son état de santé. Les ondes élastiques guidées sont particulièrement adaptées pour les applications SHM de structures minces (type plaques, tubes ou cuves) grâce à leur capacité à se propager sur de longues distances. Nous présentons ici une approche originale de SHM pour la détection de corrosion dans les tuyauteries appelée « tomographie passive par ondes élastiques guidées ». Cette technologie est basée sur la combinaison d'algorithmes de tomographie par ondes élastiques guidées et d’une méthode passive appelée corrélation de champs élastiques diffus. Elle permet d'obtenir des cartographies absolues et précises de l'épaisseur d'une zone entourée par une distribution de capteurs, sans émettre d'ondes, simplement en analysant le bruit élastique qui existe naturellement dans la tuyauterie. Ce bruit peut être dû aux vibrations ambiantes ou encore aux turbulences du fluide en mouvement. Le type de corrosions imagées par cette technique sont des pertes d’épaisseur étendues, de taille souvent supérieur au centimètre. Ainsi, les corrosions type piqûres ou feuilletante ne sont pas traitées pour le moment. Nous présentons dans un premier temps les méthodes d’imagerie utilisées, en particulier sur la capacité de travailler en mode « absolu », à l’aide d’un procédé d’autocalibration, ce qui rend le diagnostic plus robuste aux fluctuations environnementales. Nous montrons ensuite des résultats de tomographie active et passive utilisant des signaux expérimentaux mesurés par des transducteurs piézoélectriques.

Published
2022

36. OPTIMIZATION OF A STRUCTURAL HEALTH MONITORING SYSTEMS INTEGRATION IN LAMINATED COMPOSITE CURED IN AUTOCLAVE

Author

Kergosien, Nina, Gavérina, Ludovic, Ribay, Guillemette, Saffar, Florence, Beauchêne, Pierre, Mesnil, Olivier, Bareille, Olivier, DMAS, ONERA, Université Paris Saclay [Châtillon], ONERA-Université Paris-Saclay, Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes (LTDS), École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-École Nationale des Travaux Publics de l'État (ENTPE)-Ecole Nationale d'Ingénieurs de Saint Etienne (ENISE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Saman Farhangdoust (Stanford University), Alfredo Guemes (ETSI Aeronautics), and Fu-Kuo Chang (Stanford University)

Subjects
[PHYS]Physics [physics], [SPI]Engineering Sciences [physics], Lamb waves, Laminated composite, PZT, FBG, Laser Doppler Vibrometer, [CHIM]Chemical Sciences
Abstract

International audience; Composites represent approximately 50% of the weight of structural parts in new aircraft as Airbus 350 or Boeing 787. Damages could occur on these parts and their monitoring is required for the safety of users. A Structural Health Monitoring system composed by a Lamb’s waves generator and a sensor is a privileged candidate to detect such damages. The flexibility of composite manufacturing allows the integration of such a system. The topic of this study is to optimize the integration of a Structural Health Monitoring system in aircraft structural parts. The present article focuses on the optimization of the integration method of a piezoelectric Lead Zirconate Titanate transducer into laminated composite (Carbon/Epoxy), cured in autoclave according to aircraft manufacturing requirements. The health state of the integrated transducer with three connecting methods is evaluated using X-ray scanning. Punctual stress is responsible for the crack of the transducer occurred during composite curing. The connecting method with aluminum sheet and silver joint is selected because it minimizes local stresses and keeps the transducer integrity. The cohesion between the integrated transducer and the host material is observed by optical microscopy, it shows the presence of void zones located in the PZT edges. A Laser Doppler Vibrometer scanning shows the ability of the integrated piezoelectric transducer to generate Lamb waves.

Published
2022

37. Modal pencil method for the radiation of guided wave fields in composite plates of finite size

Author

Jordan Barras, Alain Lhémery, Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay

Subjects
[PHYS]Physics [physics], Mechanical Engineering, General Materials Science, Condensed Matter Physics
Abstract

International audience; Quantitative prediction of guided wave fields (GW) radiated by ultrasonic sources in parts is a generic problem whose solutions are important in many applications of quantitative non-destructive evaluation (NDE) and structural health monitoring (SHM). NDE and SHM methods relying on GW are very challenging to optimize due to the complexity of GW propagation. This is all the more difficult since composite materials are concerned and since the finite size of the piece cannot be ignored. A simulation tool for choosing the most appropriate transducer in a given application, for optimally positioning transducers by considering the actual testing configuration etc., would be most valuable to practitioners. In order to develop such a tool, a semi-analytical model is derived to predict the modal radiation by an arbitrary source of surface stress of guided waves in a finite anisotropic plate. Considering arbitrary source of surface stress allows us to cover most ultrasonic sources. Considering composite plates of finite size allows us to deal with configurations of industrial interest involving complex wavepaths from the source to field points. Considering modal solutions allows one to more easily interpret complex waveforms. This model combines and generalizes an approximate model predicting the modal Green's function for GW in an infinite anisotropic plate and an approximate model predicting the modal Green's function for GW in a finite isotropic plate. It is validated by comparing its predictions to those computed by a time-domain finite element code for elastodynamics.

Published
2022

38. Effect of stress on the Magnetic Barkhausen Noise energy cycles: a route for stress evaluation in ferromagnetic materials

Author

Patrick Fagan, Benjamin Ducharne, Laurent Daniel, Anastasios Skarlatos, Mathieu Domenjoud, Christophe Reboud, Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire de Génie Electrique et Ferroélectricité (LGEF), Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), ELyTMaX, École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Tohoku University [Sendai]-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Génie électrique et électronique de Paris (GeePs), and CentraleSupélec-Sorbonne Université (SU)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Stress evaluation, Mechanics of Materials, Mechanical Engineering, Hysteresis, General Materials Science, multiscale model, Condensed Matter Physics, Magnetic non-destructive testing, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials
Abstract

International audience; The magnetic Barkhausen noise energy hysteresis cycles, MBNenergy(H), were evaluated as a nondestructive testing characterization method to identify intern mechanical stress in ferromagnetic parts. Oriented grains electrical steel, and iron-cobalt specimens were tested as model materials of opposite behaviors. Tensile stress tests were run and revealed MBNenergy(H) coercivity as the most correlated indicator. In parallel, a predictive multiscale model was developed to simulate the stress-dependent MBNenergy(H) anhysteretic curves. A hysteresis contribution was added, and the resulting hysteresis predictions were validated by comparison to the tensile-stress experimental tests. 2D simulation predictions reveal the identification of uniaxial tensile stress as more efficient when the magnetic field is applied within an angle between 30° and 75° from the stress direction. The simulation method allows the foresee of the most favorable sensor orientation configurations depending on the material tested and all available a priori knowledge of the stress configuration.

Published
2022

39. X-ray phase contrast imaging model: application on tomography with a single 2D phase grating

Author

Stolidi, Adrien, Touron, Anthony, Escoda, Julie, Costin, Marius, Laboratoire Instrumentation et Capteurs (LIC), Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, and Laboratoire de Simulation et de Modélisation Électromagnetique (LSME)

Subjects
[PHYS.PHYS.PHYS-COMP-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Computational Physics [physics.comp-ph], [PHYS.PHYS.PHYS-OPTICS]Physics [physics]/Physics [physics]/Optics [physics.optics], Grating-based technique, X-ray phase contrast, X-ray imaging, [PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET]Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det], Tomography, Simulation
Abstract

International audience; In this paper, we propose a model dedicated to X-ray phase contrast imaging, which is well adapted to the characterization or inspection of low attenuating samples. We introduce a hybrid approach that combines a ray-tracing step with a wave propagation computation. The mathematical basis of our model is described and we present a comparison of the model to experimental results, for the case of an optical fiber sample, in the framework of a free-propagation phase technique. The extension to the 3D imaging is proposed on simulated data using a grating based technique or more precisely, a multilateral shearing interferometry. This technique uses a single 2D phase grating, which has the advantage of a simpler experimental setup and can be coupled with a standard micro-focus X-ray tube and a high-resolution detector. Our phase model was implemented on the CIVA CT simulation platform and used to generate easily different sets of projection data for any type of sample. While the method for 3D reconstruction has the same basis as the classical CT, we focus mainly on the intermediate processing steps, which are required for the phase retrieval and present the results for a phantom composed of spherical objects in different materials.

Published
2022

40. Artifacts reduction in high-acutance phase images for X-ray grating interferometry

Author

Giakoumakis, Georges, Primot, Jérôme, Jarnac, Amélie, Guitard, Laureen, Stolidi, Adrien, DOTA, ONERA, Université Paris Saclay [Palaiseau], ONERA-Université Paris-Saclay, Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, and DPHY, ONERA, Université Paris Saclay [Palaiseau]

Subjects
[PHYS.PHYS.PHYS-COMP-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Computational Physics [physics.comp-ph], [PHYS.PHYS.PHYS-OPTICS]Physics [physics]/Physics [physics]/Optics [physics.optics], TRAITEMENT IMAGE, Interférométrie, CONTRASTE PHASE, Instrumentation par rayons X, CONTROLE NON DESTRUCTIF, [PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET]Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det], Contrôle non-destructif, Traitement image, Démodulation du signal
Abstract

International audience; X-ray grating-based techniques often lead to artifacts in the phase retrieval process of phase objects presenting very fast spatial transitions or sudden jumps, especially in the field of non-destructive testing and evaluation. In this paper, we present a method that prevents the emergence of artifacts by building an interferogram corrected from any variations of intensity of the object and given as input in the phase extraction process. For illustration, this method is applied to a carbon fiber specimen imaged by a microfocus X-ray tube and a single 2D grating. A significant reduction of artifacts has been obtained, by a factor higher than 10. This evaluation has been performed thanks to the Confidence Map tool, a recently developed method that estimates the error distribution from the data sets.; Les méthodes à réseaux de diffraction en rayons X mènent souvent à des artefacts dans le processus d'extraction de phase d'objets à transitions spatiales abruptes ou présentant des sauts soudains, notamment dans le domaine des essais et évaluations non destructifs. Dans cet article, nous présentons une méthode qui prévient l'apparition d'artefacts en construisant un interférogramme corrigé de toute variation d'intensité de l'objet, donné en entrée du processus d'extraction de phase. À titre d'illustration, cette méthode est appliquée à un échantillon composé de fibres de carbone, imagé par un tube à rayons X microfocus et par un simple réseau 2D. Une réduction significative des artefacts a été obtenue, d'un facteur supérieur à 10. Cette évaluation a été réalisée expérimentalement grâce à l'outil Carte de Confiance, une méthode récemment développée qui estime la distribution des erreurs à partir des informations sur les gradients de phase.

Published
2022

41. Transcranial ultrasound simulations: a review

Author

Angla, Célestine, Larrat, Benoit, Gennisson, Jean‐luc, Chatillon, Sylvain, Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Building large instruments for neuroimaging: from population imaging to ultra-high magnetic fields (BAOBAB), Service NEUROSPIN (NEUROSPIN), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Imagerie par Résonance Magnétique Médicale et Multi-Modalités (IR4M), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Hôpital Bicêtre-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), LaBoratoire d'Imagerie biOmédicale MultimodAle Paris-Saclay (BIOMAPS), Service Hospitalier Frédéric Joliot (SHFJ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and CEA

Subjects
[PHYS]Physics [physics], skull modeling, skull acoustical properties, CT-scan acoustical properties, FOS: Physical sciences, transcranial ultrasound focusing, General Medicine, Medical Physics (physics.med-ph), transcranial acoustic simulations, Physics - Medical Physics, transcranial ultrasound simulations
Abstract

International audience; Transcranial ultrasound is more and more used for therapy and imaging of the brain. However, the skull is a highly attenuating and aberrating medium, with different structures and acoustic properties among samples and even within a sample. Thus, case-specific simulations are needed to perform transcranial focused ultrasound interventions safely. In this article, we provide a review of the different methods used to model the skull and to simulate ultrasound propagation through it.

Published
2022
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42. Scattering in a partially open waveguide: the inverse problem

Author

Bourgeois, Laurent, Fritsch, Jean-François, Recoquillay, Arnaud, Propagation des Ondes : Étude Mathématique et Simulation (POEMS), Inria Saclay - Ile de France, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Unité de Mathématiques Appliquées (UMA), École Nationale Supérieure de Techniques Avancées (ENSTA Paris)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées (ENSTA Paris)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay

Subjects
[MATH]Mathematics [math]
Abstract

International audience; In this paper we consider an inverse scattering problem which consists in retrieving obstacles in a partially embedded waveguide in the acoustic case, the measurements being located on the accessible part of the structure. Such accessible part can be considered as a closed waveguide (with a finite cross section), while the embedded part can be considered as an open waveguide (with an infinite cross section). We propose an approximate model of the open waveguide by using Perfectly Matched Layers in order to simplify the resolution of the inverse problem, which is based on a modal formulation of the Linear Sampling Method. Some numerical results show the efficiency of our approach. This paper can be viewed as a continuation of the article [11], which was focused on the forward problem.

Published
2022

43. FEM-based simulation tools for ultrasonic concrete inspection

Author

Dorval, Vincent, Imperiale, Alexandre, Darmon, Michel, Demaldent, Edouard, Henault, Jean-Marie, Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, EDF R&D (EDF R&D), and EDF (EDF)

Subjects
[INFO.INFO-MO]Computer Science [cs]/Modeling and Simulation, [PHYS.MECA.ACOU]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Acoustics [physics.class-ph]
Abstract

Special Issue of e-Journal of Nondestructive Testing (eJNDT) Vol. 27(9) Session: Modeling and Simulation 2; International audience; The simulation of nondestructive evaluation is a useful tool in the design of inspection procedure or the interpretation of results. In the case of the ultrasonic inspection of concrete, modeling the complex interaction of ultrasonic waves with the heterogeneous material is challenging. A finite element code for the simulation of ultrasonic inspections is developed in the CIVA software platform. It is the kernel of a new simulation module dedicated to concrete in a custom version of CIVA. This module relies on automated meshing managed through a user-friendly interface and offers comparatively fast numerical computations. Its aims at modeling practical concrete inspection configurations, involving for example distributions of aggregates, voids and metallic objects. In this communication, we present these modelling efforts and focus on configurations of interests and evaluation of the modelling performances performed in a recent collaboration between CEA and EDF.

Published
2022

44. Combining shell elements and transient spectral finite elements for guided wave propagation problems in deformed thin structures

Author

Dalmora, Andre, Imperiale, Alexandre, Imperiale, Sebastien, Philippe, Moireau, Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Inria Saclay - Ile de France, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria), Project-Team M3DISIM, and European Project: 860104,H2020-MSCA-ITN-2019,GW4SHM

Subjects
[PHYS.MECA.SOLID]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Solid mechanics [physics.class-ph], [INFO.INFO-MO]Computer Science [cs]/Modeling and Simulation
Abstract

International audience; In leading edge industrial applications, assessing structure integrity is an important aspect of safety requirements. Structural Health Monitoring (SHM) proposes to use sensors and signal processing units in situ for such purpose. Ultrasonic SHM systems are already implemented in industry but their usage are limited due to environmental and operational conditions [1], such as internal stresses due to structural loading/deformation. We present a model, and corresponding numerical methods, for elastic wave propagation in a predeformed medium. We use a shell formulation [2] for nonlinear mechanics to compute the effects of structure loading. The computed displacement is fed into a spectral elements method [3] (SFEM) kernel to solve the time-domain linearized elastodynamics problem representing the wave propagation.

Published
2021

45. An improved sensor model for efficient guided wave based Structural Health Monitoring Simulation

Author

Sharma, Sanjay, Mesnil, Olivier, Chapuis, Bastien, Calmon, Pierre, Laboratoire Méthodes CND (LMC), Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay

Subjects
[SPI.MECA.STRU]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Structural mechanics [physics.class-ph]
Abstract

International audience; Although much research has been accomplished in the Guided wave-based Structural Health monitoring (GW-SHM), reliability and performance demonstration remain one of the main challenges to overcome to ensure industry adoption. Currently, the performance of inspection systems is characterized by statistical analyses such as the Probability of Detection (POD). However, the experimental determination of POD curve for GW-SHM is expensive, burdensome and generally impractical. The simulation-based approach, called Model Assisted POD (MAPOD), is economically viable and appropriate for POD computation of GW-SHM. It requires efficient and validated simulation tools to generate large databases of various representative configurations. A transient spectral finite element scheme for GW-SHM has been recently developed and added to the CIVA software to enable large GW-SHM simulation campaigns. However, the current pin force model used for modelling thin piezoelectric transducers has a limited frequency range . In this communication, we propose here a new sensor model that is compatible with simulation constraints in terms of both fidelity and performances. In this study we validate the proposed sensor model and compare it with full Finite Element simulations of piezoelectric transducers as well as experimental measurements. The results show a good agreement between the proposed sensor model for a larger range of validity than previous models.

Published
2021

46. Combining shell elements and transient spectral finite elements for guided wave propagation problems in prestressed thin structures

Author

DALMORA, Andre, Imperiale, Alexandre, Imperiale, Sebastien, PHILIPPE, Moireau, Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, and Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST)

Subjects
[PHYS.MECA.SOLID]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Solid mechanics [physics.class-ph], [MATH]Mathematics [math], ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract

International audience

Published
2021

47. On the potential of Resonant Ultrasound Spectroscopy applied to the non-destructive characterization of the density of (LPBF) additively manufactured materials

Author

Le Bourdais, Florian, Rathore, Jitendra Singh, Ly, Camille, Pellat, Michel, Vienne, Caroline, Bonnefoy, Vincent, Bergeaud, Vincent, Garandet, Jean-Paul, Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire d'Innovation pour les Technologies des Energies Nouvelles et les nanomatériaux (LITEN), Institut National de L'Energie Solaire (INES), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
[PHYS]Physics [physics], [SPI]Engineering Sciences [physics], Biomedical Engineering, General Materials Science, Engineering (miscellaneous), Industrial and Manufacturing Engineering
Abstract

International audience; The objective of the present work is to investigate the potential of Resonant Ultrasound Spectroscopy (RUS) as an innovative technique for the nondestructive analysis of Laser Powder Bed Fusion (LPBF) $AlSi_7Mg_{0.6}$ parts. The acoustic resonance measurements are tested against an experimental database that covers a broad range of process parameters and large variations of the standard volumetric energy density. Two other nondestructive techniques are used to assess the potential of the RUS measurements of additively manufactured samples: the easy-to-use Archimedes density measurement and the cost-intensive computerized X-ray tomography. Our results show that RUS provides both qualitative and quantitative insights that allow the detection of the amount of lack of fusion porosities and the estimation of the elastic properties of the fabricated samples. Quantitative correlations between the three nondestructive testing methods are obtained, hinting at how RUS could be used effectively for systematic post-production testing of LPBF samples.

Published
2022

48. Propagation of elastic waves un buried waveguides: modelling of the forward problem and imaging with sampling methods

Author

Fritsch, Jean-François, Bourgeois, Laurent, Hazard, Christophe, Baronian, Vahan, Recoquillay, Arnaud, Laboratoire Méthodes CND (LMC), Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Propagation des Ondes : Étude Mathématique et Simulation (POEMS), Inria Saclay - Ile de France, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Unité de Mathématiques Appliquées (UMA), and École Nationale Supérieure de Techniques Avancées (ENSTA Paris)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées (ENSTA Paris)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
[PHYS.MPHY]Physics [physics]/Mathematical Physics [math-ph], [PHYS.MECA.ACOU]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Acoustics [physics.class-ph]
Abstract

International audience

Published
2021

49. Method and device for detecting and characterizing a reflecting element in an object

Author

Philippe Brédif, Ekaterina Iakovleva, Dominique Lesselier, Olivier Roy, Kombossé Sy, Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire des signaux et systèmes (L2S), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École des hautes études en sciences sociales (EHESS), and Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST)

Subjects
[SPI.ACOU]Engineering Sciences [physics]/Acoustics [physics.class-ph], [MATH.MATH-MP]Mathematics [math]/Mathematical Physics [math-ph], [SPI.SIGNAL]Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing
Published
2021

50. Sequential data assimilation for mechanical systems with complex image data: application to tagged-MRI in cardiac mechanics

Author

Philippe Moireau, Dominique Chapelle, Alexandre Imperiale, Mathematical and Mechanical Modeling with Data Interaction in Simulations for Medicine (M3DISIM), Laboratoire de mécanique des solides (LMS), École polytechnique (X)-Mines Paris - PSL (École nationale supérieure des mines de Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École polytechnique (X)-Mines Paris - PSL (École nationale supérieure des mines de Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Inria Saclay - Ile de France, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria), Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, École polytechnique (X)-MINES ParisTech - École nationale supérieure des mines de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École polytechnique (X)-MINES ParisTech - École nationale supérieure des mines de Paris, and Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST)

Subjects
Computer science, 0206 medical engineering, Image processing, 02 engineering and technology, Data type, Synthetic data, 030218 nuclear medicine & medical imaging, lcsh:TA168, 03 medical and health sciences, 0302 clinical medicine, Data assimilation, Medical imaging, [MATH.MATH-AP]Mathematics [math]/Analysis of PDEs [math.AP], Engineering (miscellaneous), Flexibility (engineering), Measure (data warehouse), Tagged-MRI, business.industry, Applied Mathematics, Pattern recognition, Cardiac modeling, 020601 biomedical engineering, [INFO.INFO-MO]Computer Science [cs]/Modeling and Simulation, Computer Science Applications, lcsh:Systems engineering, Modeling and Simulation, Patient-specific model, Artificial intelligence, [MATH.MATH-OC]Mathematics [math]/Optimization and Control [math.OC], Focus (optics), business, lcsh:Mechanics of engineering. Applied mechanics, lcsh:TA349-359, Estimation
Abstract

Tagged Magnetic Resonance images (tagged-MRI) are generally considered to be the gold standard of medical imaging in cardiology. By imaging spatially-modulated magnetizations of the deforming tissue, indeed, this modality enables an assessment of intra-myocardial deformations over the heart cycle. The objective of the present work is to incorporate the most valuable information contained in tagged-MRI in a data assimilation framework, in order to perform joint state-parameter estimation for a complete biomechanical model of the heart. This type of estimation is the second major step, after initial anatomical personalization, for obtaining a genuinely patient-specific model that integrates the individual characteristics of the patient, an essential prerequisite for benefitting from the model predictive capabilities. Here, we focus our attention on proposing adequate means of quantitatively comparing the cardiac model with various types of data that can be extracted from tagged-MRI after an initial image processing step, namely, 3D displacements fields, deforming tag planes or grids, or apparent 2D displacements. This quantitative comparison—called discrepancy measure—is then used to feed a sequential data assimilation procedure. In the state estimation stage of this procedure, we also propose a new algorithm based on the prediction–correction paradigm, which provides increased flexibility and effectiveness in the solution process. The complete estimation chain is eventually assessed with synthetic data, produced by running a realistic model simulation representing an infarcted heart characterized by increased stiffness and reduced contractility in a given region of the myocardium. From this simulation we extract the 3D displacements, tag planes and grids, and apparent 2D displacements, and we assess the estimation with each corresponding discrepancy measure. We demonstrate that—via regional estimation of the above parameters—the data assimilation procedure allows to quantitatively estimate the biophysical parameters with good accuracy, thus simultaneously providing the location of the infarct and characterizing its seriousness. This shows great potential for combining a biomechanical heart model with tagged-MRI in order to extract valuable new indices in clinical diagnosis.

Published
2021

Catalog

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