Modélisation par éléments finis mixtes spectraux de capteurs piézoélectriques - ENSTA Paris - École nationale supérieure de techniques avancées Paris Access content directly
Conference Papers Year : 2010

Modélisation par éléments finis mixtes spectraux de capteurs piézoélectriques

Abstract

Généralement constitués de matériaux piézo-composites, les capteurs multi-éléments sont de plus en plus utilisés en contrôle non destructif par ultrasons en raison de leur capacité à focaliser ou dévier un faisceau ultrasonore pour des composants de formes canoniques ou complexes. Dans l'objectif de modéliser avec précision la sensibilité en émission et en réception de tels capteurs, une modélisation en domaine temporel par éléments finis a été développée. Les équations de la piézoélectricité reposent sur le couplage des équations de Maxwell et de l'élastodynamique. L'hypothèse électrostatique est utilisée, ramenant les équations à résoudre à des équations dynamiques couplées avec une équation statique. La résolution de l'équation statique est coûteuse et doit être faite à chaque pas de temps de la simulation. Ce travail présente le développement d'un modèle homogénéisé basé sur des éléments finis d'ordre élevé [1-2]. La discrétisation par éléments finis mixtes spectraux d'ordre élevé est particulièrement efficace lorsqu'on cherche à approcher des solutions régulières. Toutefois ces méthodes étant coûteuses sur des géométries complexes et sur-maillées, l'emploi de techniques d'homogénéisation applicables à la structure périodique des capteurs piézo-composites a pour but de réduire la complexité du modèle étudié, en simplifiant sa géométrie, bénéficiant ainsi des performances des méthodes d'ordre élevé. Un code éléments finis 2D basé sur ce concept original a été développé permettant de simuler des capteurs en mode émission (champ rayonné par le capteur dans le sabot et dans la pièce) mais aussi en réception (écho de sabot ou écho de surface). [1] Higher-order numerical method for transient wave equations, G. Cohen, Springer-Verlag, 2002. [2] Modèles asymptotiques en ferromagnétisme : couches minces et homogénéisation, H. Haddar, Thèse, 2000.
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Dates and versions

hal-00551180 , version 1 (02-01-2011)

Identifiers

  • HAL Id : hal-00551180 , version 1

Cite

Sébastien Imperiale, Gary Cohen, Nicolas Leymarie, Patrick Joly. Modélisation par éléments finis mixtes spectraux de capteurs piézoélectriques. 10ème Congrès Français d'Acoustique, Apr 2010, Lyon, France. ⟨hal-00551180⟩
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