Simulation numérique d’imagerie ultra-sonore par énergie topologique pour la détection de nid de cailloux dans le béton

L’évaluation non destructive des bétons est un enjeu majeur, notamment dans le cadre du suivi des structures de centrales électriques. Parmi les défauts de structure obtenus à la fabrication du béton, le nid de cailloux est un défaut particulièrement impactant qui doit être détecté. Ces macroporosités locales sont caractérisées par un manque d’éléments fins laissant les graviers apparents. Elles peuvent être dues à des fuites de laitance ou un manque de vibration. Les méthodes de CND par ultrasons sont largement utilisées pour les bétons des centrales nucléaires. Cependant, le béton est un milieu multi-composant et multi-échelle avec une répartition aléatoire des granulats. Il en résulte un matériau hétérogène et hautement diffusant. La tomographie ultrasonore classique peut être utilisée pour imager les défauts du béton, mais l’hétérogénéité du béton rend cette tomographie difficile. La méthode présentée dans ce papier est celle de l’énergie topologique (ET) issue d’un algorithme d’optimisation, la méthode adjointe. La méthode ET est le résultat d’une convolution du champ de déplacement dans le milieu sain avec le retournement temporel du champ de déplacement dans le milieu avec présence d’un nid de cailloux. Dans cet article seront exposés les modèles numériques par éléments spectraux permettant de simuler la présence de nid de cailloux dans un béton à l’aide du code de calcul Specfem2D. Les granulats circulaires sont générés aléatoirement en fonction d’un paramètre de densité et sont maillés individuellement. Les détails de la méthode d’imagerie par ET sont présentés, ainsi que les résultats d’une simulation de contrôle de béton avec la présence d’un nid de cailloux