Électrothermie

Résumé

Développement des méthodologies d'analyse et de la conception des systèmes du chauffage par induction pour les matériaux peu conducteurs

Contributeur(s)
- Fouladgar, Javad (1947-....). Directeur de publication/coordinateur/coordonnateur
Éditeur(s)
- Hermès science publications-Lavoisier
Date
- DL 2012
Notes
- Notes bibliogr. Index
- Index
Langues
- Français
Description matérielle
- 1 vol. (326 p.) : ill. ; 24 cm
Collections
- Traité EGEM
Sujet(s)
- Électrothermie
ISBN
- 978-2-7462-2147-5
Indice
- 621.3 Électrotechnique
Quatrième de couverture
- Le traité Electronique, Génie Electrique, Microsystèmes répond au besoin de disposer d'un ensemble de connaissances, méthodes et outils nécessaires à la maîtrise de la conception, de la fabrication et de l'utilisation des composants, circuits et systèmes utilisant l'électricité, l'optique et l'électronique comme support.
  Conçu et organisé dans un souci de relier étroitement les fondements physiques et les méthodes théoriques au caractère industriel des disciplines traitées, ce traité constitue un état de l'art structuré autour des quatre grands domaines suivants :
  Electronique et micro-électronique
  Optoélectronique
  Génie électrique
  Microsystèmes
  Chaque ouvrage développe aussi bien les aspects fondamentaux qu'expérimentaux du domaine qu'il étudie. Une classification des différents chapitres contenus dans chacun, une bibliographie et un index détaillé orientent le lecteur vers ses points d'intérêt immédiats : celui-ci dispose ainsi d'un guide pour ses réflexions ou pour ses choix.
  Les savoirs, théories et méthodes rassemblés dans chaque ouvrage ont été choisis pour leur pertinence dans l'avancée des connaissances ou pour la qualité des résultats obtenus.
Tables des matières
- - Electrothermie
  - Lavoisier
  - Introduction. Chauffage par induction : principes et applications 17
  - Chapitre 1. Couplage électromagnétique et thermique 23
  - Javad Fouladgar, Didier Trichet et Brahim Ramdane
  - 1.1. Introduction23
  - 1.2. Problème électromagnétique24
  - 1.2.1. Formulation locale du problème électromagnétique24
  - 1.2.1.1. Equations de Maxwell25
  - 1.2.1.2. Interaction entre onde électromagnétique et matériaux26
  - 1.2.1.3. Potentiels vecteurs et potentiels scalaires27
  - 1.2.2. Conditions de passage et conditions aux limites28
  - 1.2.2.1. Conditions de passage28
  - 1.2.2.2. Conditions aux limites28
  - 1.2.3. Espace fonctionnel29
  - 1.2.4. Diagramme de Tonti30
  - 1.2.5. Les différentes formulations du champ électromagnétique32
  - 1.2.5.1. Formulation magnétostatique32
  - 1.2.5.2. Formulation magnétostatique en potentiel vecteur magnétique33
  - 1.2.5.3. Formulation magnétodynamique34
  - 1.2.5.4. Formulation magnétodynamique en A-V35
  - 1.2.5.5. Formulation magnétodynamique en T-T₀-Phi35
  - 1.2.5.6. Formulation en H-Phi35
  - 1.2.5.7. Conditions d'unicité36
  - 1.2.6. Régime harmonique37
  - 1.2.6.1. Equation de Maxwell en régime harmonique37
  - 1.2.6.2. Puissance électromagnétique37
  - 1.3. Problème thermique38
  - 1.4. Couplage magnéto-thermique40
  - 1.5. Résolution des équations électromagnétiques et thermiques42
  - 1.5.1. Méthodes analytiques42
  - 1.5.1.1. Régime transitoire42
  - 1.5.1.2. Régime harmonique43
  - 1.5.2. Méthodes semi-analytiques44
  - 1.5.2.1. Méthode des éléments coques et d'impédance de surface45
  - 1.5.2.2. Formulation éléments coques généralisés pour une plaque conductrice46
  - 1.5.2.3. Méthode des circuits couplés (MCC)48
  - 1.5.3. Modèles numériques53
  - 1.5.3.1. Méthode des volumes finis sans terme de vitesse54
  - 1.5.3.2. Méthode des volumes finis avec un terme de vitesse56
  - 1.5.3.3. Méthode des éléments finis57
  - 1.6. Conclusion62
  - 1.7. Bibliographie63
  - Chapitre 2. Modélisation simplifiée d'une installation de plasma thermique inductif radiofréquence 67
  - Javad Fouladgar et Jean-Pierre Ploteau
  - 2.1. Introduction67
  - 2.2. Le plasma et ses caractéristiques68
  - 2.2.1. Les plasmas68
  - 2.2.2. Propriétés d'un plasma thermique69
  - 2.2.3. Plasma thermique inductif70
  - 2.2.4. Installation du plasma thermique inductif72
  - 2.2.5. Amorçage et entretien d'un plasma thermique inductif74
  - 2.2.5.1. Amorçage du plasma74
  - 2.2.5.2. Entretien du plasma76
  - 2.3. Modélisation d'une installation du plasma78
  - 2.3.1. Simulation de l'applicateur79
  - 2.3.1.1. Simplification80
  - 2.3.1.2. Résolution de l'équation électromagnétique81
  - 2.3.1.3. Résolution de l'équation de la chaleur83
  - 2.4. Calcul de l'impédance de la charge88
  - 2.4.1. Résultats88
  - 2.4.2. Validations locales90
  - 2.4.2.1. Méthode de mesure du champ magnétique90
  - 2.4.2.2. Méthode de mesure de la température91
  - 2.4.2.3. Résultats92
  - 2.5. Modélisation du générateur94
  - 2.5.1. Générateur à triode94
  - 2.5.2. Modélisation du générateur HF en régime permanent94
  - 2.5.2.1. Principe du modèle développé96
  - 2.5.2.2. Modélisation de la triode97
  - 2.5.2.3. Simulation quasi analytique du générateur100
  - 2.5.2.4. Résultats105
  - 2.5.3. Simulation d'une installation de plasma thermique complète106
  - 2.5.3.1. Algorithme du couplage106
  - 2.5.3.2. Validation du modèle de simulation de l'installation complète108
  - 2.5.3.3. Calcul du rendement de l'installation111
  - 2.6. Conclusion112
  - 2.7. Bibliographie114
  - Chapitre 3. Méthodologie de conception d'un transformateur à plasma basse fréquence 119
  - Javad Fouladgar et Souri Mohamed Mimoune
  - 3.1. Introduction119
  - 3.2. Différents types d'applicateurs à basse fréquence121
  - 3.2.1. Critère de choix des applicateurs du plasma basse fréquence123
  - 3.3. Modèle analytique simplifié pour l'analyse et la conception préliminaire123
  - 3.3.1. Hypothèses124
  - 3.3.2. Equation du système125
  - 3.3.3. Critère de maintien du plasma128
  - 3.3.4. Défaut du modèle linéaire131
  - 3.4. Modèle non linéaire133
  - 3.4.1. Résultats du modèle non linéaire134
  - 3.5. Stabilité du plasma en régime transitoire et en régime sinusoïdal136
  - 3.5.1. Régime transitoire136
  - 3.5.2. Régime sinusoïdal137
  - 3.6. Modélisation avancée du transformateur à plasma inductif139
  - 3.6.1. Courant de déplacement140
  - 3.6.2. Formulation de l'équation électromagnétique140
  - 3.6.2.1. Introduction d'une source de tension141
  - 3.6.3. Formulation de l'équation thermique144
  - 3.6.4. Algorithme de couplage des équations électromagnétique et thermique144
  - 3.6.5. Résultat du modèle 3D146
  - 3.6.6. Influence du nombre de bras du circuit magnétique sur la distribution du champ magnétique148
  - 3.7. Initialisation du plasma149
  - 3.7.1. Initialisation avec une décharge capacitive149
  - 3.7.2. Initialisation avec une décharge inductive149
  - 3.7.3. Vers un effluveur inductif151
  - 3.8. Conclusion152
  - 3.9. Bibliographie153
  - Chapitre 4. CND par la technique thermo-inductive 155
  - Javad Fouladgar, Brahim Ramdane, Didier Trichet et Tayeb Saidi
  - 4.1. Introduction155
  - 4.2. Principes de la technique thermo-inductive157
  - 4.2.1. Schéma de l'installation157
  - 4.2.2. Description des éléments de la technique159
  - 4.2.2.1. Générateur d'induction159
  - 4.2.2.2. L'inducteur160
  - 4.2.2.3. La caméra infrarouge161
  - 4.2.2.4. Le spécimen à inspecter161
  - 4.2.3. Les modes de stimulation162
  - 4.2.3.1. Mode de stimulation modulée162
  - 4.2.3.2. Mode de stimulation pulsée163
  - 4.2.3.3. Mode de phase pulsée164
  - 4.3. Théorie de base de la technique thermo-inductive165
  - 4.3.1. Modèles monodimensionnels de la propagation d'onde thermique dans un milieu continu166
  - 4.3.1.1. Propagation des ondes thermiques dans un milieu semi-infini excité par un flux constant166
  - 4.3.1.2. Propagation des ondes thermiques dans une plaque semi-infinie avec un défaut horizontal171
  - 4.3.2. Limites des modèles monodimensionnels178
  - 4.3.3. Modèles numériques180
  - 4.3.3.1. Modèles électromagnétiques181
  - 4.3.3.2. Modèle thermique182
  - 4.3.4. Couplage magnéto-thermique184
  - 4.3.5. Application des modèles numériques pour l'étude de faisabilité de la technique thermo-inductive185
  - 4.4. Application de la technique thermo-inductive pour l'inspection des pièces massives en acier magnétique185
  - 4.4.1. Dispositif étudié186
  - 4.4.2. Influence du défaut sur la distribution des courants induits et de la température188
  - 4.4.3. Etude de l'influence de l'inducteur191
  - 4.4.3.1. Forme et position de l'inducteur191
  - 4.4.3.2. Entrefer entre l'inducteur et la pièce inspectée191
  - 4.4.4. Choix du générateur d'induction193
  - 4.4.5. Paramètres d'acquisition194
  - 4.4.6. Influence du temps de chauffage et de la fréquence électromagnétique196
  - 4.4.6.1. Temps de chauffage196
  - 4.4.6.2. Fréquence électromagnétique198
  - 4.4.7. Influence de la géométrie du défaut199
  - 4.4.7.1. Influence du ratio profondeur du défaut/longueur du défaut199
  - 4.4.7.2. Orientation du défaut201
  - 4.4.8. Résultats expérimentaux204
  - 4.5. Comparaison avec la thermographie infrarouge206
  - 4.5.1. Dispositif étudié206
  - 4.6. Applications sur les matériaux composites209
  - 4.6.1. Etude des matériaux composites210
  - 4.6.1.1. Dispositif étudié211
  - 4.6.1.2. Etude de l'influence de l'inducteur213
  - 4.6.1.3. Influence de la fréquence électromagnétique et du temps de chauffage213
  - 4.6.1.4. Influence de la profondeur du défaut215
  - 4.6.1.5. Influence de l'épaisseur du défaut216
  - 4.6.1.6. Influence de la largeur du délaminage218
  - 4.6.2. Etude expérimentale219
  - 4.6.2.1. Inspection de la plaque trouée221
  - 4.6.2.2. Inspection de la plaque avec un trou débouchant sur une surface225
  - 4.7. Conclusion et consignes générales228
  - 4.7.1. Discussion sur le choix du générateur d'induction et de l'inducteur228
  - 4.7.2. Discussion sur l'acquisition des données232
  - 4.7.3. Caractérisation des défauts233
  - 4.7.3.1. Défauts de surface233
  - 4.7.3.2. Défauts de profondeur234
  - 4.7.3.3. Délaminages235
  - 4.8. Bibliographie235
  - Chapitre 5. Chauffage par induction des matériaux composites 239
  - Javad Fouladgar, Didier Trichet, Samir Bensaid et Guillaume Wasselynck
  - 5.1. Introduction239
  - 5.2. Les matériaux composites241
  - 5.2.1. Définition d'un matériau composite241
  - 5.2.2. Constituants des matériaux composites242
  - 5.2.2.1. La matrice242
  - 5.2.2.2. Le renfort243
  - 5.2.3. Architecture du composite245
  - 5.3. Cycle de vie des matériaux composites247
  - 5.4. Induction et cycle de vie des matériaux composites248
  - 5.4.1. Maîtrise du chauffage par induction des matériaux composites248
  - 5.4.1.1. Outil de simulation249
  - 5.4.1.2. L'adaptation de la fréquence et de la forme de l'inducteur à la géométrie, au matériau et au type de chauffage250
  - 5.4.1.3. Connaissance précise des propriétés physiques251
  - 5.5. Identification des propriétés physiques des matériaux composites par des méthodes expérimentales253
  - 5.5.1. Influence de la géométrie253
  - 5.5.2. Méthodes des courants induits255
  - 5.5.2.1. Mesure de la conductivité électrique d'une plaque conductrice256
  - 5.5.2.2. Calcul analytique de l'impédance258
  - 5.5.2.3. Méthode numérique 2D260
  - 5.5.3. Analyse de sensibilité263
  - 5.5.4. Mesure d'impédance264
  - 5.5.4.1. Optimisation du système de mesure266
  - 5.5.4.2. Expérimentation et résultats268
  - 5.6. Techniques d'homogénéisation271
  - 5.6.1. Problème inverse272
  - 5.6.1.1. Application du problème inverse aux cas des matériaux composites stratifiés273
  - 5.6.1.2. Caractéristiques thermiques276
  - 5.6.2. Méthodes d'homogénéisation dynamique pour les structures périodiques279
  - 5.6.2.1. Homogénéisation de la conductivité électrique280
  - 5.6.2.2. Propriétés thermiques282
  - 5.6.2.3. Applications à l'étude électromagnétique 2D des matériaux composites283
  - 5.6.2.4. Applications à l'étude thermique 2D des matériaux composites290
  - 5.6.2.5. Application aux matériaux 3D290
  - 5.6.3. Homogénéisation par la méthode des échantillons représentatifs292
  - 5.6.3.1. Le principe de la méthode293
  - 5.6.3.2. Génération de la géométrie296
  - 5.6.3.3. Résultats298
  - 5.6.3.4. Influence des contacts entre les plis orientés différemment300
  - 5.7. Chauffage par induction des matériaux composites301
  - 5.7.1. Dispositif de l'étude301
  - 5.7.2. Inducteur301
  - 5.7.3. Les plaques composites302
  - 5.7.4. Dispositif de validation expérimental303
  - 5.8. Modélisation du dispositif304
  - 5.8.1. Formulation électromagnétique304
  - 5.8.2. Formulation thermique305
  - 5.9. Influence de l'orientation des plis310
  - 5.10. Difficulté du couplage électrothermique312
  - 5.10.1. Etude de sensibilité de la variation puissance induite en fonction de la température313
  - 5.11. Validation du modèle électrothermique313
  - 5.11.1. Composite «13 plis»314
  - 5.11.2. Composite «16 plis»315
  - 5.12. Conclusion318
  - 5.13. Bibliographie319
  - Index 325
Origine de la notice:
- FR-751131015