Ce cours familiarise l'étudiante ou l’étudiant avec les techniques de contrôle non destructif (CND) basées sur la propagation d’ondes mécaniques (POM) et utilisées pour l’inspection des structures, la caractérisation des matériaux et la détection de défauts. Le cours vise à fournir aux participants une compréhension approfondie des principes théoriques, des méthodologies d’essai, des applications pratiques et des avantages et limites des différentes techniques présentées.

Introduction aux différents types d’ondes mécaniques (ondes de compression, ondes de cisaillement, ondes de surface). Théorie de la propagation d’ondes dans un milieu élastique. Réflexion et réfraction des ondes. Loi de Snell. Transformation de Fourier et traitement de signal. Fonction de réponse fréquentielle. Introduction à la modélisation par éléments finis. Capteurs piézoélectriques. Accéléromètres. Ultrasons et essais ultrasonores : méthode par impulsion-écho, par transmission et par mesure directe du temps de vol. Introduction à la tomographie ultrasonore. Théorie et essais d’émission acoustique. Vibration et analyse modale. Essais de résonance.

Après avoir suivi ce cours, les étudiantes et les étudiants seront en mesure de :

• Comprendre les fondements théoriques du principe de POM ;
• Expliquer les principes de base des principales techniques de CND par POM ;
• Effectuer certains essais de CND par POM de manière précise, fiable et conforme aux normes existantes ;
• Interpréter les résultats des techniques de CND par POM en faisant appel à des méthodes analytiques et numériques ;
• Évaluer l’état et l’intégrité d’une structure ou d’un matériau à l’aide de techniques de CND par POM.

36 heures de cours réparties sur six (6) journées, à raison de six (6) heures par jour, comprenant des :

• Cours magistraux, visionnement de vidéos et capsules informatives;
• Discussion et travail d'équipe supervisé;
• Démonstrations d’essais et manipulations expérimentales;
• Utilisation d'animations interactives et de logiciels informatiques.

La matière de ce cours est subdivisée en groupe de sujets, de la manière suivante:

Semaine 1

• Introduction du cours : objectifs, structure, évaluation.
• Introduction au contrôle non destructif (CND) - Définitions et importance du CND, défauts et mécanismes de défaillance dans les matériaux et les structure, revue des principales méthodes de CND.
• Propagation d'ondes mécaniques (POM) - Définitions et types d'ondes, caractéristiques d'une onde mécanique, théorie de la POM.

Semaine 2

• Propagation d'ondes mécaniques (POM) - Phénomènes associés à la POM, exemple des ondes sonores.
• Piézoélectricité et capteurs piézoélectriques utilisés en CND - Principe physique, types et fonctionnement des capteurs et actionneurs, limitations pour l'auscultation des structures.

Semaine 3 

• Traitement et analyse des signaux de CND par POM - Introduction en classe suivie par un travail collaboratif en équipes et d'une restitution orale des travaux.
• Émission acoustique - Phénomène physique, instrumentation, caractéristiques et interprétation des signaux, effets Kaiser et Felicity, localisation des sources d'émission.

Semaine 4

• Vibration, résonance et analyse modale - Théorie, fondements de l'analyse modale, essai modal expérimental, introduction à l'analyse modale par modélisation aux éléments finis, détermination des propriétés élastiques.
• Conférence du professeur Lucas Babadopulos de l'Université Fédérale de Céarà - Exemples d'applications concrètes des essais de résonance dans la recherche académique.
• Laboratoire en équipe sur la résonance - Essais expérimentaux sur de l'aluminium, du béton et un enrobé bitumineux. Analyse modale numérique à l'aide du logiciel COMSOL.

Semaine 5 

• Présentations orales du devoir sur l'émission acoustique.
• Inspection par ultrasons, cours assuré par Martin Viens, professeur au département de génie mécanique - Rappels sur la POM, choix d'une configuration d'inspection, présentation des résultats, sondes multiéléments.
• Laboratoire en équipe sur les méthodes ultrasonores - Inspections de pièces métalliques, dont certaines comprenant des défauts à localiser.

Semaine 6 

• Conférence de François Saint-Pierre de CIMA+ - Auscultation des ouvrages en béton armé par méthodes non destructives.
• Présentations orales des laboratoires sur les méthodes ultrasonores et discussion.
• Conclusion du cours.

L’évaluation du cours se décline comme suit :

• 5 quiz individuels en classe de 15 minutes : 30% ;
• 1 devoir avec remise individuelle sur la propagation d'ondes : 15% ;
• 1 devoir avec remise individuelle sur le traitement de signal : 10% ;
• 1 présentation orale du travail en équipe (étude de cas sur l'émission acoustique) : 15%
• 1 rapport de laboratoire avec remise en équipe sur la résonance et l'analyse modale : 15% ;
• 1 présentation orale en équipe du laboratoire sur l'inspection ultrasonore : 15%.

Une pénalité de 20% sera appliquée par jour de retard à la remise des différents rapports et travaux exigés dans le cadre des activités de ce cours.

Afin de faire valider une absence à une évaluation en vue d’obtenir un examen de compensation, l’étudiante ou l’étudiant doit utiliser le formulaire prévu à cet effet dans son portail MonÉTS pour un examen final qui se déroule durant la période des examens finaux ou pour tout autre élément d’évaluation surveillé de 15% et plus durant la session. Si l’absence concerne un élément d’évaluation de moins de 15% durant la session, l’étudiant ou l’étudiante doit soumettre une demande par écrit à son enseignante ou enseignant.

Toute demande de validation d’absence doit se faire dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de l’évaluation, sauf dans les cas d’une absence pour participation à une activité prévue aux règlements des études où la demande doit être soumise dans les cinq (5) jours ouvrables avant le jour de départ de l’ÉTS pour se rendre à l’activité.

Toute absence non justifiée par un motif majeur (voir articles 7.2.6.1 du RÉPC et 6.5.2 du RÉCS) entraînera l’attribution de la note zéro (0).

La documentation obligatoire sera distribué sur le site web Moodle.

• Bruneau, M. et Potel, C. Matériaux et acoustique : Propagation des ondes acoustiques (Tomes I, II et III), LAVOISIER-HERMES, 2006.
• Corneloup, G. et Gueudré, C. Le Contrôle Non Destructif (CND) et la contrôlabilité des matériaux et structures, EPFL Press, 2016.
• Grandt Jr, A.F., Fundamentals of Structural Integrity: Damage Tolerant Design and Nondestructive Evaluation, John Wiley & Sons, 2003
• Nondestructive Test Methods for Evaluation of Concrete in Structures Reported by ACI Committee 228
• NDT Resource Center (https://www.nde-ed.org/EducationResources/CommunityCollege/communitycollege.php)

Site web Moodle.