Study of Reverberation in a Bilayer Media : Application to the Measurement of Viscosity
Le contrôle par ultrasons (UT) classique est une méthode utilisée pour évaluer les paramètres des matériaux à l'aide d'une onde mécanique. La plupart de ces méthodes fournissent des informations locales sur les propriétés du milieu le long des trajets directs entre l'émetteur et le ré...
Uloženo v:
| Hlavní autor: | |
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| Další autoři: | , , , , , , , , |
| Médium: | Thèse numérique |
| Jazyk: | Anglais |
| Vydáno: |
2023.
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| Témata: | |
| On-line přístup: | Accès au texte intégral http://www.theses.fr/2023ISAB0006/abes |
| Poznámka: |
Thèse soutenue en co-tutelle Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....) Partenaire(s) de recherche : Laboratoire GREMAN (Tours) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Jérôme Fortineau, Doumit Zaouk, Elias Rachid, Nicolas Wilkie-Chancellier, Hossep Achdjian, Andrés Arciniegas, Hoda Mokbel, Marie-Nawal Sabra, Julien Bustillo (Membre(s) du jury) ; Elias Rachid, Nicolas Wilkie-Chancellier (Rapporteur(s)) |
| Autres localisations: | Voir dans le Sudoc |
| Variante du titre: | Étude de la réverbération dans un milieu bicouche :, Application à la mesure de la viscosité |
| Shrnutí: | Le contrôle par ultrasons (UT) classique est une méthode utilisée pour évaluer les paramètres des matériaux à l'aide d'une onde mécanique. La plupart de ces méthodes fournissent des informations locales sur les propriétés du milieu le long des trajets directs entre l'émetteur et le récepteur. Or, certaines de ces méthodes dépendent de la coda ou des réflexions tardives, qui fournissent des informations globales sur le support. Dans ce travail, une méthode inspirée des techniques d'acoustique des salles est proposée pour déterminer les propriétés du milieu En effet, le signal réverbéré est très sensible aux paramètres mécaniques et aux conditions aux limites. Dans la théorie acoustique des salles, qui utilise ces signaux réverbérés pour déterminer le temps de réverbération, ce qui est très utile pour améliorer la qualité sonore des salles. Cependant, cette technique ne fonctionne que pour un seul mode de propagation, puisque l'onde se propage dans l'air à l'intérieur de la pièce acoustique. Contrairement aux fluides, au moins deux modes de propagation se produisent dans un milieu solide homogène et isotrope. Cependant, en considérant qu'un milieu solide est analogue à la cavité acoustique, les parois sont équivalentes à des conditions limites. Tout d'abord, un modèle est développé pour estimer l'intensité acoustique de chaque mode de propagation dans un milieu solide en tenant compte du couplage dû à la conversion de mode. Il permet d'estimer le temps de réverbération en milieu solide. Dans un deuxième temps, un dispositif expérimental est proposé. Cinq plaques piézoélectriques (PZT), réparties de manière aléatoire sur un bloc d'aluminium, l'une agissant comme émetteur et les autres comme récepteurs pour effectuer des mesures expérimentales du temps de réverbération. Ensuite, une comparaison entre les résultats simulés et expérimentaux est effectuée, et la résolution de problèmes inverses est réalisée pour retrouver les atténuations. Un bon accord entre les valeurs d'atténuation récupérées et celles de la littérature pour les deux ondes de masse a été observé dans l'aluminium. Enfin, en utilisant l'atténuation récupérée des ondes de masse, les travaux ont été étendus aux systèmes multicouches, tels que le milieu solide est entouré de différents fluides à ses frontières Il a été démontré que le temps de réverbération est directement lié aux paramètres mécaniques du fluide environnant, tels que la densité, la célérité et leur viscosité. Classical ultrasonic testing (UT) is a method used to evaluate the parameters of materials using mechanical wave. Most of these methods provide local information about the properties of the medium along the direct paths between emitter and receiver. Yet, some of these methods depend on the coda or late reflections, which provide global information about the medium. In this work, a method inspired by room acoustic techniques is proposed to determine medium properties. In fact, the reverberated signal is highly sensitive to mechanical parameters and boundary conditions. In acoustic room theory, which uses these reverberated signals, for determination of the reverberation time which is very useful to enhance the sound quality of rooms. However, this technique only works for one propagation mode, since the wave propagates through the air inside the acoustic room. In contrast to fluids, at least two propagation modes occur in a homogeneous and isotropic solid medium. However, by considering that a solid medium is analogous to the acoustic cavity, the walls are equivalent to boundary conditions. Firstly, a model is developed to estimate the acoustic intensity of each propagation mode in solid medium taking into account the coupling due to mode conversion. It allows the reverberation time to be estimated in solid medium. Secondly, an experimental setup is proposed. A five piezoelectric (PZT) patches, randomly distributed on an aluminum block, one acting as an emitter and the others as receivers to perform experimental reverberation time measurements. Then, a comparison between the simulated and experimental results is done, and inverse problem solving is performed to retrieve the attenuations. A good agreement between the retrieved and literature attenuation values of both bulk waves has been observed in aluminum. Finally, using the retrieved attenuation of bulk waves, the work has been extended to multilayer system, such as the solid medium is surrounded by different fluids at its boundaries. It has been demonstrated that the reverberation time is directly related to the mechanical parameters of the surrounded fluid, such as density, celerity, and their viscosity. |
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| Popis jednotky: | Thèse soutenue en co-tutelle Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....) Partenaire(s) de recherche : Laboratoire GREMAN (Tours) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Jérôme Fortineau, Doumit Zaouk, Elias Rachid, Nicolas Wilkie-Chancellier, Hossep Achdjian, Andrés Arciniegas, Hoda Mokbel, Marie-Nawal Sabra, Julien Bustillo (Membre(s) du jury) ; Elias Rachid, Nicolas Wilkie-Chancellier (Rapporteur(s)) |
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