Soutenance de Thèse : Patrick FAGAN

"Multi-scale  characterization  and  simulation  of  the  magnetic Barkhausen noise effect: towards steel non-destructive testing "

27/10/2022 - 13h00 - Amphi AE1 - Bâtiment Gustave Ferrié de l’INSA Lyon  (possible Visioconférence)

Laboratoire INSA : LGEF

Ecole doctorale : ED160 EEA
Résumé  
Le  bruit  Barkhausen  (MBN)  est  un  phénomène  magnétique  utilisé  pour  le  contrôle  non destructif de pièces ferromagnétiques (évaluation de microstructure, détection de défauts surfaciques, etc.). Sa mesure reste délicate à interpréter quantitativement car il dépend d’un grand nombre de paramètres, comme la taille des grains, la densité de dislocations ou les contraintes internes.  

Un  outil  de  simulation,  permettant  de  tester  un  grand  nombre  de  configurations  et  de faire varier les propriétés internes du matériau, est très attendu pour améliorer l’analyse du bruit Barkhausen. L’approche choisie dans cette thèse consiste à combiner un modèle multi-échelle  (MME),  donnant  des  courbes  anhystérétiques,  et  un  modèle  d’hystérésis classique.  

Des cycles d’hystérésis associés à la mesure MBN et à son énergie (MBNE) sont mesurés et  simulés  en  prenant  soin  d’annuler  la  contribution  liée  à  la  rotation  de  l’aimantation dans le MME.  
Un accord qualitatif a été obtenu, une précision plus poussée pouvant être atteinte grâce à une étude fine de la texture du matériau. 

Aussi,  des  comparaisons  ont  été  réalisées  entre  cycles  classiques  sans  et  avec contraintes  mécaniques  unidirectionnelles  afin  de  comprendre  leur  influence  sur  la cinétique des domaines magnétiques.  Des simulations 2D ont montré que la sensibilité des indicateurs magnétiques pour le bruit Barkhausen est très affectée par la direction de la contrainte et de l’excitation magnétique. 

 Finalement, un algorithme d’asservissement a été mis en place pour obtenir une densité de flux sinusoïdale et se placer dans le cadre expérimental de la théorie statistique des pertes (STL). La relation entre l’aire du cycle MBNE et la fréquence d’excitation est très similaire  à  la  relation  classique,  ce  qui  ouvre  une  voie  pour  normaliser  l’amplitude  du MBNE.     
 
En  conclusion,  l’association  entre  MBNE  et  modèle  d’hystérésis  donne  de  résultats qualitatifs  permettant  d’anticiper  certaines  tendances  des  indicateurs  magnétiques, notamment pour des contraintes mécaniques appliquées à une pièce.