Contribution à la caractérisation non destructive de matériaux magnétiques sous contraintes par méthode électromagnétique PDF Download
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Book Description
La technique du contrôle non destructif (CND) par courants de Foucault (CF) est une solution envisageable pour caractériser l'état de contraintes dans un matériau magnétique. En effet, les propriétés magnétiques d'un matériau magnétique dépendent sensiblement de l'état de contraintes et, par ailleurs, les CF dépendent de la perméabilité magnétique. La technique des CF est potentiellement intéressante comparée à d'autres méthodes de CND, telles que la diffraction des rayons X, car elle est simple à mettre en œuvre, automatisable et peu coûteuse. Dans l'objectif de permettre in fine l'identification inverse de l'état de contraintes, un modèle prédisant l'évolution du signal fourni par un capteur à CF en fonction de l'état de contraintes du matériau ferromagnétique contrôlé a été élaboré dans cette thèse. Ceci implique la mise en place d'une double modélisation. D'une part, l'effet des contraintes sur la perméabilité magnétique a été modélisé par un modèle de comportement magnéto-élastique simplifié dérivé d'une approche multi-échelle. Cette approche permet de décrire la perméabilité magnétique d'un matériau soumis à un chargement multiaxial, en incluant notamment les effets d'anisotropie induite. D'autre part, un modèle reposant sur la méthode des éléments finis a été développé afin de prédire le signal fourni par un capteur à CF en fonction de la perméabilité anisotrope du matériau inspecté. Afin de valider la démarche de modélisation, un protocole expérimental de caractérisation magnétique et par CF a été mis en place. Les résultats de mesure obtenus présentent un bon accord qualitatif avec la modélisation, en l'absence de tout étalonnage. Une procédure d'étalonnage s'appuyant sur une mesure sous contraintes est nécessaire pour atteindre un accord quantitatif. Le modèle développé pourrait être utilisé pour concevoir des sondes à CF idoines et identifier les conditions opératoires optimales pour l'estimation de contraintes dans les matériaux magnétiques. Les procédures d'inversion à mettre en œuvre restent cependant un défi à relever.
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La technique du contrôle non destructif (CND) par courants de Foucault (CF) est une solution envisageable pour caractériser l'état de contraintes dans un matériau magnétique. En effet, les propriétés magnétiques d'un matériau magnétique dépendent sensiblement de l'état de contraintes et, par ailleurs, les CF dépendent de la perméabilité magnétique. La technique des CF est potentiellement intéressante comparée à d'autres méthodes de CND, telles que la diffraction des rayons X, car elle est simple à mettre en œuvre, automatisable et peu coûteuse. Dans l'objectif de permettre in fine l'identification inverse de l'état de contraintes, un modèle prédisant l'évolution du signal fourni par un capteur à CF en fonction de l'état de contraintes du matériau ferromagnétique contrôlé a été élaboré dans cette thèse. Ceci implique la mise en place d'une double modélisation. D'une part, l'effet des contraintes sur la perméabilité magnétique a été modélisé par un modèle de comportement magnéto-élastique simplifié dérivé d'une approche multi-échelle. Cette approche permet de décrire la perméabilité magnétique d'un matériau soumis à un chargement multiaxial, en incluant notamment les effets d'anisotropie induite. D'autre part, un modèle reposant sur la méthode des éléments finis a été développé afin de prédire le signal fourni par un capteur à CF en fonction de la perméabilité anisotrope du matériau inspecté. Afin de valider la démarche de modélisation, un protocole expérimental de caractérisation magnétique et par CF a été mis en place. Les résultats de mesure obtenus présentent un bon accord qualitatif avec la modélisation, en l'absence de tout étalonnage. Une procédure d'étalonnage s'appuyant sur une mesure sous contraintes est nécessaire pour atteindre un accord quantitatif. Le modèle développé pourrait être utilisé pour concevoir des sondes à CF idoines et identifier les conditions opératoires optimales pour l'estimation de contraintes dans les matériaux magnétiques. Les procédures d'inversion à mettre en œuvre restent cependant un défi à relever.
Author: Juan Hinojosa Jimenez Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 140
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Actuellement, les hyperfréquences sont de plus en plus utilisées dans des applications industrielles mettant en jeu divers matériaux dont les caractéristiques électromagnétiques doivent être connues. Notre travail est relatif à l'étude et la mise au point de nouvelles techniques de caractérisation électromagnétique de matériaux se présentant sous forme de film. Parmi les quelques techniques possibles, nous avons choisi celle utilisant les lignes plaquées (microruban et coplanaire) réalisées par dépôts métalliques des rubans conducteurs sur l'échantillon même à étudier. Une étude électromagnétique de ces cellules, en fonction de la fréquence, a été effectuée à partir soit d'une méthode analytique, soit d'une méthode numérique approché dans le domaine spectral (a.d.s). Notre contribution a consisté à étendre ces méthodes aux matériaux magnétiques. Cette étude a permis de montrer, entre autres, que la cellule microruban est plus adaptée que la cellule coplanaire à la caractérisation de tout type de matériaux (diélectrique et magnétique), en raison d'une meilleure concentration de l'énergie électromagnétique dans l'échantillon. Deux configurations de cellule ont été développées : dipôle (à constantes localisées) et quadripole (à constantes réparties). Les caractéristiques du matériau sont obtenues respectivement à partir des mesures du coefficient de réflexion ou de la matrice scattering en utilisant soit des relations analytiques, soit une méthode numérique l'approche dans le domaine spectral. Ces techniques de mesures à large bande de fréquences (0.05-40 Ghz) sont validées à partir d'échantillons étalons caractérisés par des méthodes classiques au laboratoire: cellules pastille, coaxiale, guides d'ondes rectangulaires. Ce travail a permis des études originales dans le cadre de différentes collaborations industrielles. Elles concernent d'une part la caractérisation hyperfréquences (0.05-40 Ghz) du polyimide à partir de lignes microrubans et coplanaires réalisées sur une structure multicouches à plusieurs niveaux de conducteurs et d'isolant (contrat avec Thomson hybride) et d'autre part la caractérisation des premiers polymères ferromagnétiques organiques à température ambiante synthétisés par le département génie des matériaux d'Alcatel Alsthom recherche à Marcoussis. A notre connaissance, les résultats obtenus sont les premiers présentes jusqu'aux fréquences de 20 Ghz, ils ont confirmé les mesures d'aimantation rémanente effectuées au laboratoire de Meudon à partir de cycles d'hystérésis.
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Pour étudier les systèmes électromagnétiques on a de plus en plus recours à la modélisation numérique. Dans notre étude, nous nous sommes intéressés à la modélisation des matériaux ferromagnétiques utilisés dans les systèmes de conversion d'énergie électrique. La loi de comportement de ces matériaux, de nature hystérétique, doit être prise en compte pour une modélisation plus fine. Ainsi, 3 matériaux (tôles FeSi, Ferrites et poudres de fer) ont été étudiés en régimes statique et dynamique. En régime statique, les modèles de Preisach et de Jiles-Atherton ont été comparés en terme de précision et de temps de calcul. Cette comparaison a été étendue à l'étude d'un système modélisé avec la méthode des éléments finis. En régime dynamique, deux modèles sont comparés : celui de Jiles-Atherton étendu à la dynamique et celui de l'équation de diffusion approximée en basse fréquence. Le premier est choisi pour une implantation dans le code éléments finis du laboratoire pour l'étude d'un transformateur.
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Les progrès importants accomplis ces dernières années dans des domaines aussi variés que l'électronique industrielle ou grand public, l'informatique, les télécommunications ou même l'aéronautique, ont conduit les chercheurs à élaborer des matériaux possédant des propriétés chimiques et physiques très spécifiques. Notre contribution dans ce domaine réside dans la mise en oeuvre de nouvelles méthodes de mesure afin de déterminer l'ensemble des paramètres électromagnétiques de matériaux conditionnés sous des formes très diverses aussi bien dans l'état solide que liquide. Deux méthodes originales sont présentées. La première consiste en l'étude de la réflexion et de la transmission d'un échantillon placé dans une cellule coaxiale et est particulièrement utile pour des matériaux de petite taille. La seconde concerne les matériaux qui peuvent être stratifiés sur de grandes surfaces. Elle met en oeuvre la fonction « time domain » d'un analyseur de réseaux très performant. Ainsi, l'ensemble des mesures correspond à une caractérisation large bande (40 MHz-20 GHz). Nos techniques de mesure sont validées par des études de matériaux particuliers dans le cadre de collaborations industrielles. C'est ainsi que nous présentons des résultats obtenus sur des matériaux hétérogènes constitués d'inclusions conductrices dispersées dans une résine isolante, sur des ferrites spinelles se présentant sous forme de poudre en en inclusion dans une résine. Un logiciel intégrant la modélisation théorique des méthodes de mesure en vue d'optimiser des absorbants microondes a également été développé.
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Le travail présenté est relatif à la caractérisation de matériaux magnétiques doux soumis à des ondes d'induction et de champ contrôlées. Le mémoire est divisé en trois parties. La première partie présente les informations relatives au dispositif de mesures expérimental développé dans le cadre de la thèse. La seconde partie regroupe les résultats de caractérisation obtenus en régime d'induction de type M.L.I. la dernière partie décrit quelques caractérisations en régime de champ sinusoïdal ainsi que les dispositifs expérimentaux développés à cet effet. La premiere partie précise la structure du dispositif de mesures ainsi que les raisons des choix des divers appareils entrant dans la constitution du banc de caractérisation. La procédure de caractérisation est également décrite étape par étape. Viennent ensuite les différents contrôles et analyses nécessaires à la calibration du dispositif. La seconde partie relate trois types de caractérisation pour deux régimes d'induction de type M.L.I. dans un premier temps, seules les pertes magnétiques sont observées en fonction des paramètres de l'onde M.L.I. une caractérisation harmonique est ensuite développée par le biais de paramètres spécifiques appliqués au cas de la M.L.I. une caractérisation simplifiée obtenue à partir de signaux spectre réduit est enfin présentée et comparée à la précédente. Une approche de caractérisation typique des ondes M.L.I. correllant la disposition des impulsions aux pertes est également développée. La dernière partie du document montre les points délicats à observer lorsque le champ magnétique est contrôlé. Deux types de générateurs de courant sinusoïdal destinés au contrôle du champ sont présenté et comparés. Les differences de comportement du même matériau selon son mode de caractérisation conduisent à introduire les notions de dualité et de bijectivité des matériaux.
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Cette thèse vise à développer un modèle de pertes fer valide pour des fréquences allant du continu à 2kHz pour des formes d'onde d'induction complexes en une dimension puis de l'étendre sur deux dimensions. Une étude sur l'influence de la température sur l'hystérésis magnétique sera menée.
Author: Slawomir Tumanski Publisher: CRC Press ISBN: 1439829527 Category : Science Languages : en Pages : 398
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Collecting state-of-the-art knowledge from information scattered throughout the literature, this handbook describes magnetic materials and sensors, the testing of magnetic materials, and applications of magnetic measurements. It presents an up-to-date, accessible account of modern magnetic measurement techniques. The book discusses the fundamentals of magnetism and covers contemporary magnetic materials and sensors. It also explores applications of magnetic diagnostics in medicine, magnetoarcheology, and magnetic imaging. An extensive list of references is included at the end of each chapter.
Author: Claude Cohen-Tannoudji Publisher: John Wiley & Sons ISBN: 3527345558 Category : Science Languages : en Pages : 790
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This new, third volume of Cohen-Tannoudji's groundbreaking textbook covers advanced topics of quantum mechanics such as uncorrelated and correlated identical particles, the quantum theory of the electromagnetic field, absorption, emission and scattering of photons by atoms, and quantum entanglement. Written in a didactically unrivalled manner, the textbook explains the fundamental concepts in seven chapters which are elaborated in accompanying complements that provide more detailed discussions, examples and applications. * Completing the success story: the third and final volume of the quantum mechanics textbook written by 1997 Nobel laureate Claude Cohen-Tannoudji and his colleagues Bernard Diu and Franck Laloë * As easily comprehensible as possible: all steps of the physical background and its mathematical representation are spelled out explicitly * Comprehensive: in addition to the fundamentals themselves, the books comes with a wealth of elaborately explained examples and applications Claude Cohen-Tannoudji was a researcher at the Kastler-Brossel laboratory of the Ecole Normale Supérieure in Paris where he also studied and received his PhD in 1962. In 1973 he became Professor of atomic and molecular physics at the Collège des France. His main research interests were optical pumping, quantum optics and atom-photon interactions. In 1997, Claude Cohen-Tannoudji, together with Steven Chu and William D. Phillips, was awarded the Nobel Prize in Physics for his research on laser cooling and trapping of neutral atoms. Bernard Diu was Professor at the Denis Diderot University (Paris VII). He was engaged in research at the Laboratory of Theoretical Physics and High Energy where his focus was on strong interactions physics and statistical mechanics. Franck Laloë was a researcher at the Kastler-Brossel laboratory of the Ecole Normale Supérieure in Paris. His first assignment was with the University of Paris VI before he was appointed to the CNRS, the French National Research Center. His research was focused on optical pumping, statistical mechanics of quantum gases, musical acoustics and the foundations of quantum mechanics.
Author: Etienne Du Trémolet de Lacheisserie Publisher: CRC Press ISBN: Category : Science Languages : en Pages : 438
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This outstanding reference provides a comprehensive discussion of magnetoelasticity based on three accepted descriptions of magnetostriction: elastomagnetic matrices, a group symmetrical description, and a tensor formalism. It explores recent advances that rely mainly on Callen's work and emphasizes the influence of temperature, stress, and composition on the Joule magnetostriction of soft ferromagnets. The author offers a comprehensive examination of magnetoelastic effects useful for a variety of significant applications, including the Villari-, direct and inverse Wiedemann-, Matteuci-, ?E-, and invar-effects. This vital work also addresses fundamental topics, including pressure dependence of the Curie temperature, form effect, and magnetostriction in paramagnets, diamagnets, superconductors, and antiferromagnets. The last chapter is devoted to technical aspects such as experimental methods, technically useful materials (e.g., Terfenol-D and 2605SC Metglas), and various illustrative applications. Magnetostriction is one reference no physicist, materials scientist, or geophysicist should be without.
Author: Abla Dahia
Author: Abla Dahia
Author: Juan Hinojosa Jimenez
Author: Abdelkader Benabou
Author: Jean-Jacques Bonte
Author: Olivier Walti
Author: Arnaud Cariou
Author: 
Author: Slawomir Tumanski
Author: Claude Cohen-Tannoudji
Author: Etienne Du Trémolet de Lacheisserie