Approche multi-échelle pour la propagation des ultrasons en milieux multi-diffusifs inhomogènes // Multi-scale approach for ultrasonic propagation in inhomogeneous multiple-scattering media

Les ondes ultrasonores sont fortement influencées par la microstructure des matériaux, ce qui entraîne atténuation, dispersion, et bruit. La modélisation de ces effets est essentielle, notamment pour le contrôle non destructif, où ils peuvent soit gêner la détection de défauts, soit fournir des informations sur le matériau. Des modèles analytiques et numériques permettent de mieux prédire et interpréter ces phénomènes. Des propriétés statistiques homogènes sont généralement supposées. En pratique, les microstructures présentent souvent des variations spatiales importantes, liées par exemple aux procédés de fabrication. Selon l’échelle de ces variations par rapport à la longueur d’onde, elles peuvent induire des changements abrupts ou progressifs de propriétés effectives. Cette thèse vise à établir un cadre théorique intégrant à la fois l’aléa microstructural et ses variations spatiales, afin de proposer des stratégies de simulation pertinentes selon les échelles considérées. L’approche sera d’abord développée en 1D, puis étendue aux cas 2D et 3D en s’appuyant sur des outils développés au laboratoire, avec des validations numériques et éventuellement expérimentales.
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Ultrasonic waves are strongly influenced by the microstructure of the materials through which they propagate, leading to attenuation, dispersion, and noise. Modeling these effects is essential, particularly in non-destructive testing, where they may either hinder defect detection or provide valuable information about the material. Analytical and numerical models help to better predict and interpret these phenomena. Homogeneous statistical properties are generally assumed in such approaches. In practice, however, microstructures often exhibit significant spatial variations, for instance due to manufacturing processes. Depending on the scale of these variations relative to the wavelength, they may induce either abrupt or gradual changes in effective properties. This PhD aims to establish a theoretical framework that accounts for both microstructural randomness and its spatial variations, in order to propose relevant simulation strategies depending on the scales involved. The approach will first be developed in 1D, then extended to 2D and 3D using tools developed in the laboratory, with numerical and possibly experimental validations.
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Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département d’Instrumentation Numérique
Service : Service de Simulation et Intelligence Artificielle
Laboratoire : Laboratoire de Simulation, Modélisation et Analyse
Date de début souhaitée : 01-09-2026
Ecole doctorale : Sciences Mécanique, Acoustique, Electronique et Robotique de Paris (SMAER)
Directeur de thèse : VALIER-BRASIER Tony
Organisme : Sorbonne Université
Laboratoire : Institut Jean Le Rond d'Alembert

Public/private mixed funding

Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département d’Instrumentation Numérique
Service : Service de Simulation et Intelligence Artificielle

Master 2 mécanique, acoustique, ou simulation numérique