Soutenance de thèse de Aziz BOUZZIT

Composition du jury :

M. Gilles DESPAUX de l'Université de Montpellier, Rapporteur

M. Jérôme FORTINEAU  de l'INSA Val de Loire, Rapporteur

M. Philippe LECLAIRE  de l'Université de Bourgogne,  Examinateur

M. Mounsif ECH-CHERIF EL-KETTANI  de l'Université Le Havre Normandie, Examinateur

Mots clés : Caractérisation de matériaux complexes, Viscoélasticité, Coefficients de Lamé généralisés complexes, Ellipsométrie acoustique, Onde de Rayleigh, Vibrométrie 3D, Analyse de Gabor, Espace des Quaternions

Résumé :

Les matériaux complexes sont aujourd'hui au cœur des enjeux sociétaux majeurs dans la plupart des grands domaines tels que l’énergie, le transport, l’environnement, la conservation/restauration du patrimoine, la santé ou la sécurité. En effet, de par les opportunités d'innovation offertes en matière de fonctionnalités, ces matériaux suscitent de nouvelles problématiques d'analyse et de compréhension multi-physiques et multi-échelles. Il en va de même pour l’instrumentation nécessaire à leur caractérisation.

Répandues dans le domaine de la caractérisation non destructive des milieux complexes, les méthodes acoustiques utilisent les propriétés de propagation des ondes mécaniques dans ces matériaux pouvant être hétérogènes et anisotropes.

Dans une approche multi-échelle, l’intérêt des méthodes ultrasonores est d’être particulièrement sensibles à leurs propriétés mécaniques, telles que l’élasticité, la rigidité et la viscosité. La nature hétérogène et multiphasique d’un milieu complexe conduit ainsi à la notion de milieu viscoélastique, caractérisé par les coefficients de Lamé généralisés complexes (Ⲗ∗, µ∗) et leur variation en fonction de la fréquence.

L’objectif de cette thèse est de développer une méthode de caractérisation de ces matériaux complexes viscoélastiques qui permette de mesurer simultanément la variation des deux coefficients de Lamé généralisés complexes (Ⲗ∗, µ∗) en fonction de la fréquence. L’approche proposée est de suivre, dans l’espace et dans le temps, la propagation de l’onde de Rayleigh et d’extraire ses paramètres ellipsométriques (ellipticité χ et orientation θ) en complément des paramètres propagatifs (k’ et k’’) classiquement déterminés. Basée sur la détection de l’onde par vibrométrie laser 3D à la surface du matériau complexe, et au moyen de l’analyse de Gabor 2D dans l’espace des Quaternions, l’estimation de l’ensemble des paramètres – propagatifs et ellipsométriques – donne accès à la caractérisation complète du milieu avec cette seule onde de Rayleigh.

Les développements théoriques proposés dans ce travail, ainsi que les résultats expérimentaux et issus de simulation, confirment l’intérêt de l’ellipsométrie acoustique pour la caractérisation de ces matériaux complexes.