Mathieu Ducousso (Safran Tech) Evaluation non destructive de matériaux et de structures par ondes acoustiques générées par rayonnement laser

Le rayonnement laser est un outil particulièrement intéressant pour générer et pour détecter des ondes acoustiques. En effet, en plus d’être sans contact, il est très reproductible et permet de générer des ondes acoustiques présentant un large contenu fréquentiel, du MHz au THz selon la durée de l’impulsion laser (de quelques ns à centaines de fs). De plus, selon la gamme d’éclairement laser et la durée de l’impulsion laser, on distingue un régime de génération thermo-élastique du régime ablatif, et un régime de génération surfacique du volumique. La contrainte associée aux ondes ainsi générées peut aller de quelques MPa à plusieurs GPa. 

Nous travaillons à Safran Tech dans l’ensemble de ces régimes et durées d’impulsions laser pour l’évaluation et la caractérisation de structures, de l’échelle nanométrique à l’échelle centimétrique. Les applications vont de la caractérisation mécanique de fibres de carbones unique à l’évaluation structurale des collages. Des travaux récents, où nous avons couplé une génération laser en régime ablatif, de sorte à générer des ondes de chocs, avec une génération piezoélectrique, multiélément linéaire dans le cas présent, nous ont aussi permis de mettre en évidence une nouvelle interaction d’onde. Celle-ci nous a permis d’imager la propagation d’un choc dans une structure métallique et semble être particulièrement intéressante pour sonder par exemple des changements de phase engendrés par laser. 

Références

[1] M. Ducousso, S. Bardy, Y. Rouchausse, T. Bergara, F. Jenson, L. Berthe, L. Videau et N. Cuvillier, Quantitative evaluation of the mechanical strength of titanium/composite bonding using laser-generated shock waves, Appl. Phys. Lett., 112 (2018). 

[2] R. Hodé, S. Raetz, J. Blondeau, N. Chigarev, N. Cuvillier, V. Tournat et M. Ducousso, Nondestructive evaluation of structural adhesive bonding using the attenuation of zero-group-velocity Lamb modes, Appl. Phys. Lett., 116 (2020).

[3] E. Cuenca, M. Ducousso, A. Rondepierre, L. Videau, N. Cuvillier, L. Berthe et F. Coulouvrat, Propagation of laser-generated shock waves in metals : 3D axisymmetric simulations compared to experiments, J. of Appl. Phys., 128(2020).

[4] R. Hodé, M. Ducousso, N. Cuvillier, V. Gusev, V. Tournat et S. Raetz, Laser ultrasonics in a multilayer structure: Semi-analytic model and simulated examples, J. Acoust. Soc. Am., 150 (2021). 

[5] R. Hodé, S. Raetz, J. Blondeau, N. Cuvillier, V. Gusev, M. Ducousso et V. Tournat, Laser ultrasonics in a multilayer structure: Plane wave synthesis and inverse problem for nondestructive evaluation of adhesive bondings, J. Acoust. Soc. Am., 150 (2021).

[6] M. Ducousso, E. Cuenca, M. Marmonier, L. Videau, F. Coulouvrat et L. Berthe, Elastography of laser driven shock wave propagation in metals from scattering of elastic plane wave, Phys. Rev. Applied, 15 (2021).