Loïc Le Marrec | Université de Rennes (original) (raw)

Papers by Loïc Le Marrec

Acta Acustica united with Acustica

We propose an algorithm for reconstructing the boundaries of a non-circular cylindrical tube from... more We propose an algorithm for reconstructing the boundaries of a non-circular cylindrical tube from broadband acoustic measurements. This algorithm is based on the minimization of a cost function, which is the averaging over frequency of the absolute difference between the estimated and the measured scattered field. The estimated field is computed efficiently (very fast) using ICBA, an analytic method that provides an approximated solution of the forward problem. Numerical results show that our algorithm is robust and provides an accurate reconstruction without any explicit regularization.

The Journal of the Acoustical Society of America, 2008

ABSTRACT

Je remercie les directeurs du LMA : Michel Raous, Thierry Desoyer et Jean Kergomard, pour m'avoir... more Je remercie les directeurs du LMA : Michel Raous, Thierry Desoyer et Jean Kergomard, pour m'avoir accueilli dans leur laboratoire dans d'excellentes conditions. Mes remerciements vont tout naturellement à mes directeurs de thèse, Philippe Lasaygues et Jean-Pierre Lefèbvre, qui ont accepté de co-encadrer cette thèse et qui m'ont témoigné soutien et confiance, qu'ils trouvent ici l'expression de ma sincère gratitude. Les compétences de Philippe Lasaygues m'ont permis de comprendre l'importance de l'adéquation entre théorie et expérience. Il fut également pour moi un exemple d'organisation et de rigueur. Parallèlement, la culture scientifique de Jean-Pierre Lefèbvre m'a aidé à situer ce travail par rapport à d'autres approches, son sens physique m'impressionnera toujours. Merci pour tout ! Ce travail n'aurait put être réalisé sans l'aimable collaboration de Thierry Scotti et Chrysoula Tsogka. Thierry Scotti a su me transmettre ses connaissances sur les méthodes d'inversion et d'approximation de type ICBA. Le soutien de Chrysoula Tsogka a été constant, amical et constructif, malgré la distance qui nous a séparée. Tout en me transmettant ses compétences, elle a su assimiler mon sujet de thèse pour me fournir un soutien indéfectible. Sa présence à ma soutenance m'a particulièrement touché.

Je tiens à remercier en premier lieu les membres du jury de la soutenance. La séance de question ... more Je tiens à remercier en premier lieu les membres du jury de la soutenance. La séance de question a été l'occasion de constater l'intérét porté à mon rapport et à mon exposé. Agnès Maurel (honneur aux dames) est depuis de nombreuses années une personnalité qui a accompagné mes thématiques en me conseillant et en m'encourageant avec beaucoup d'amitié et de rigueur scientifique. C'est donc l'occasion pour moi de lui témoigner toute ma gratitude pour ces longs échanges et ce soutient constant. Depuis ma première rencontre avec Pierre Seppecher, j'ai toujours apprécié son intéret pour l'analyse et l'interprétation pratique de problèmes théoriques. Sur cet aspect, les discussions communes que nous avons eu l'occasion d'avoir m'ont aidé à identifier des imprécisions ou des points à mieux maitriser. Je le remercie donc pour cet intéret et cette curiosité critique et bienveillante vis-à-vis des mes travaux. J'ai rencontré Martin Ostoja-Starzewski il y'a moins d'un an, mais nous avons eu l'occasion en peu de temps d'avoir des échanges scientifiques très pertinents et poussés. Il a eu la lourde responsabilité de lire et de rapporter mon manuscrit bien que ce ne soit sa langue maternelle et rien que pour cela il mérite toute ma reconnaissance. Christophe Aristegui fait parti de mes premièreres connaissances en acoustique, nous avons depuis conservé une sympathie réciproque et j'ai toujours apprécié son caractère profondément humain et humble. Je le remercie chaleureusement pour avoir accepté d'assister à la soutenance mais surtout pour ses conseils avisés tant sur le plan humain que professionnel. Mohammed Hjiaj fut mon premier contact à l'INSA de Rennes et je lui suis très reconnaissant d'avoir présider ce jury, il a su montrer beaucoup d'intéret pour les applications pratiques de mon travail depuis mon arrivée à Rennes. Qu'il soit ici remercié pour ce lien constant.

I gained my PhD in the Laboratory of Mechanics and Acoustics in Marseilles (France). The objectiv... more I gained my PhD in the Laboratory of Mechanics and Acoustics in Marseilles (France). The objective was to define a numerical algorithm able to recover some properties of an immersed body (density, elastic coefficients, size or shape). Experimentally diffraction of ultrasonic pulses was used: measurement was done all around the body and the experi-mental acquisition was already so efficient that a huge number of measurements could be done. In order to reconstruct obstacles (the inverse problem), a classical method consists of com-paring measurements with numerical simulations of the wavefield built with some a priori knowledge on the geometrical and material properties of the body. The estimation is then defined as the set of parameters for which the error between simulation and measurement is a minimum. Hence, these types of algorithm are optimization processes. Inverse problems are known as ill-posed problems in the sense that the solution may not exist, or be multiple or unstable....

Comptes Rendus Mécanique, 2009

Nonlocal continuum mechanics allows one to account for the small length scale effect that becomes... more Nonlocal continuum mechanics allows one to account for the small length scale effect that becomes significant when dealing with micro-or nano-structures. This Note investigates a model of wave propagation in a nonlocal elastic material. We show that a dispersive wave equation is obtained from a nonlocal elastic constitutive law, based on a mixture of a local and a nonlocal strain. This model comprises both the classical gradient model and the Eringen's integral model. The dynamic properties of the model are discussed, and corroborate well some recent theoretical studies published to unify both static and dynamics gradient elasticity theories. Moreover, an excellent matching of the dispersive curve of the Born-Kármán model of lattice dynamics is obtained with such nonlocal model. To cite this article: N. Challamel et al., C. R. Mecanique 337 (2009). Résumé Une équation des ondes dispersive utilisant l'élasticité non-locale. La mécanique des milieux continus non-locaux permet de prendre en compte des effets d'échelle qui peuvent être significatifs lorsque l'on s'intéresse aux structures à faible échelle (micro ou nano-structures). Cette Note s'intéresse à un modèle de propagation d'ondes dans un milieu élastique non-local. Nous montrons qu'une équation d'ondes dispersive est obtenue à partir d'une loi constitutive non-locale, basée sur une combinaison des déformations locales et non-locales. Le modèle comprend à la fois le modèle au gradient classique et le modèle intégral d'Eringen. Les propriétés dynamiques du modèle sont discutées et corroborent des résultats récents permettant d'unifier les approches au gradient en régime statique et dynamique. De plus, ce modèle permet de décrire de manière très précise les courbes de dispersion du modèle de Born-Kármán. Pour citer cet article : N. Challamel et al., C. R. Mecanique 337 (2009).

European Journal of Environmental and Civil Engineering, 2011

The study presented here aims at evaluating the bulk elastic Young modulus of six different concr... more The study presented here aims at evaluating the bulk elastic Young modulus of six different concrete mixes as a function of the water content and degradations due to carbonation or chloride ingress. The frequency analysis of ultrasonic waves in concrete after the impact of a steel ball (impact echo method) is commonly used to measure the thickness of large slabs, to detect voids in concrete structural elements considered as infinite. In the research project, this method was employed on reduced sized slabs (0.5x0.25x0.12 m 3 ). As a consequence, it was necessary to identify the frequencies corresponding to resonance modes or pseudo-stationary modes. This modal analysis was validated by several simplified models (for thin or semi-thick slabs or beam) and used to calculate the dynamic Young modulus E dyn and the Poisson ratio. This last parameter is varying from 0.17 to 0.24, classical values for concrete. The dispersion of the Poisson ratio is too important and the values can not be compared to destructive nor non destructive test results. Otherwise once inverted for all concrete mixes, the E dyn -modulus is compared to static Young modulus E stat measured by destructive testing.

We consider the inverse scattering problem for three dimensional cylindrical objects which are in... more We consider the inverse scattering problem for three dimensional cylindrical objects which are infinite in the axial direction. Our aim being to achieve quantitative ultrasound imaging of high contrast objects, we focus at first on the simplified problem of reconstructing quantitatively the physical parameters (velocity, density) and the shape of a section of the cylinder perpendicular to its axis. We present in this paper a reconstruction method based on an approximation of the geometry by a canonical circular cylinder according to ICBA (Intercepting Canonical Body Approximation)[1] applied in a large frequency range . More precisely, we propose a modification of the ICBA method which takes into account the acquisition protocol and show that the inverse problem can be solved in two steps by reconstructing first the shape of the object and then its physical parameters. Numerical results show the feasibility of this approach.

Acta Acustica united with Acustica

A new model for the simulation of brass player lips is presented. This model is based on in-vitro... more A new model for the simulation of brass player lips is presented. This model is based on in-vitro experiments carried out on mechanical lips replica. In this set-up, particular attention is paid to the mechanical boundary conditions of the lips. The pressing of the mouthcup against the lips of the player is carefully reproduced. Two kinds of study are carried out. In the first, static study, experimental results are compared to numerical simulations based on a two-mass model of the lips. It is shown that the coupling stiffness between the two masses has to be negative in order to account for volume conservation of the lip tissues. In the second, dynamic study, parameters of the two-mass model are determined with a minimum of ad-hoc assumptions. A linear stability analysis of the two-mass model including negative coupling stiffness is carried out. It fails to reproduce the measured dynamical behaviour of the lip replica. That tends to show that the two-mass model is not able to account for actual mechanical boundary conditions.

Des ondes ultrasonores de surface (dans la bande de fréquence 60 kHz -180 kHz) sont utilisées pou... more Des ondes ultrasonores de surface (dans la bande de fréquence 60 kHz -180 kHz) sont utilisées pour caractériser les premiers centimètres de dalles de bétons. A ces fréquences, la longueur d'onde est du même ordre de grandeur que la dimension des granulats; le caractère fortement hétérogène du béton perturbe la propagation des ondes qui sont alors en régime de diffusion multiple. Les signaux peuvent être scindés en une partie cohérente (qui résiste au calcul des moyennes) et une partie non cohérente correspondant à la diffusion multiple de l'onde incidente sur une configuration donnée de granulats rencontrés. Il est donc nécessaire de mesurer plusieurs réalisations indépendantes du désordre afin d'évaluer le champ cohérent, qui décrit les propriétés d'un milieu homogène effectif. Pour cela, les mesures sont réalisées en surface à l'aide d'un interféromètre laser. On extrait des mesures les courbes de dispersion en vitesse de phase et d'atténuation pour les ondes de Rayleigh cohérentes. Ces courbes mettent en évidence un gradient de propriétés du béton étudié avec la profondeur.

The durability of concrete structures is a major issue in civil engineering. Cover concrete monit... more The durability of concrete structures is a major issue in civil engineering. Cover concrete monitoring is particularly important as it is in direct contact with the outside. High frequency surface waves (50-200 kHz) are adapted to provide information about this part of concrete, since they investigate materials at a depth close to the wavelength.

Acta Acustica united with Acustica

We propose an algorithm for reconstructing the boundaries of a non-circular cylindrical tube from... more We propose an algorithm for reconstructing the boundaries of a non-circular cylindrical tube from broadband acoustic measurements. This algorithm is based on the minimization of a cost function, which is the averaging over frequency of the absolute difference between the estimated and the measured scattered field. The estimated field is computed efficiently (very fast) using ICBA, an analytic method that provides an approximated solution of the forward problem. Numerical results show that our algorithm is robust and provides an accurate reconstruction without any explicit regularization.

Acta Acustica united with Acustica

We propose an algorithm for reconstructing the boundaries of a non-circular cylindrical tube from... more We propose an algorithm for reconstructing the boundaries of a non-circular cylindrical tube from broadband acoustic measurements. This algorithm is based on the minimization of a cost function, which is the averaging over frequency of the absolute difference between the estimated and the measured scattered field. The estimated field is computed efficiently (very fast) using ICBA, an analytic method that provides an approximated solution of the forward problem. Numerical results show that our algorithm is robust and provides an accurate reconstruction without any explicit regularization.

The Journal of the Acoustical Society of America, 2008

ABSTRACT

Je remercie les directeurs du LMA : Michel Raous, Thierry Desoyer et Jean Kergomard, pour m'avoir... more Je remercie les directeurs du LMA : Michel Raous, Thierry Desoyer et Jean Kergomard, pour m'avoir accueilli dans leur laboratoire dans d'excellentes conditions. Mes remerciements vont tout naturellement à mes directeurs de thèse, Philippe Lasaygues et Jean-Pierre Lefèbvre, qui ont accepté de co-encadrer cette thèse et qui m'ont témoigné soutien et confiance, qu'ils trouvent ici l'expression de ma sincère gratitude. Les compétences de Philippe Lasaygues m'ont permis de comprendre l'importance de l'adéquation entre théorie et expérience. Il fut également pour moi un exemple d'organisation et de rigueur. Parallèlement, la culture scientifique de Jean-Pierre Lefèbvre m'a aidé à situer ce travail par rapport à d'autres approches, son sens physique m'impressionnera toujours. Merci pour tout ! Ce travail n'aurait put être réalisé sans l'aimable collaboration de Thierry Scotti et Chrysoula Tsogka. Thierry Scotti a su me transmettre ses connaissances sur les méthodes d'inversion et d'approximation de type ICBA. Le soutien de Chrysoula Tsogka a été constant, amical et constructif, malgré la distance qui nous a séparée. Tout en me transmettant ses compétences, elle a su assimiler mon sujet de thèse pour me fournir un soutien indéfectible. Sa présence à ma soutenance m'a particulièrement touché.

Je tiens à remercier en premier lieu les membres du jury de la soutenance. La séance de question ... more Je tiens à remercier en premier lieu les membres du jury de la soutenance. La séance de question a été l'occasion de constater l'intérét porté à mon rapport et à mon exposé. Agnès Maurel (honneur aux dames) est depuis de nombreuses années une personnalité qui a accompagné mes thématiques en me conseillant et en m'encourageant avec beaucoup d'amitié et de rigueur scientifique. C'est donc l'occasion pour moi de lui témoigner toute ma gratitude pour ces longs échanges et ce soutient constant. Depuis ma première rencontre avec Pierre Seppecher, j'ai toujours apprécié son intéret pour l'analyse et l'interprétation pratique de problèmes théoriques. Sur cet aspect, les discussions communes que nous avons eu l'occasion d'avoir m'ont aidé à identifier des imprécisions ou des points à mieux maitriser. Je le remercie donc pour cet intéret et cette curiosité critique et bienveillante vis-à-vis des mes travaux. J'ai rencontré Martin Ostoja-Starzewski il y'a moins d'un an, mais nous avons eu l'occasion en peu de temps d'avoir des échanges scientifiques très pertinents et poussés. Il a eu la lourde responsabilité de lire et de rapporter mon manuscrit bien que ce ne soit sa langue maternelle et rien que pour cela il mérite toute ma reconnaissance. Christophe Aristegui fait parti de mes premièreres connaissances en acoustique, nous avons depuis conservé une sympathie réciproque et j'ai toujours apprécié son caractère profondément humain et humble. Je le remercie chaleureusement pour avoir accepté d'assister à la soutenance mais surtout pour ses conseils avisés tant sur le plan humain que professionnel. Mohammed Hjiaj fut mon premier contact à l'INSA de Rennes et je lui suis très reconnaissant d'avoir présider ce jury, il a su montrer beaucoup d'intéret pour les applications pratiques de mon travail depuis mon arrivée à Rennes. Qu'il soit ici remercié pour ce lien constant.

I gained my PhD in the Laboratory of Mechanics and Acoustics in Marseilles (France). The objectiv... more I gained my PhD in the Laboratory of Mechanics and Acoustics in Marseilles (France). The objective was to define a numerical algorithm able to recover some properties of an immersed body (density, elastic coefficients, size or shape). Experimentally diffraction of ultrasonic pulses was used: measurement was done all around the body and the experi-mental acquisition was already so efficient that a huge number of measurements could be done. In order to reconstruct obstacles (the inverse problem), a classical method consists of com-paring measurements with numerical simulations of the wavefield built with some a priori knowledge on the geometrical and material properties of the body. The estimation is then defined as the set of parameters for which the error between simulation and measurement is a minimum. Hence, these types of algorithm are optimization processes. Inverse problems are known as ill-posed problems in the sense that the solution may not exist, or be multiple or unstable....

Comptes Rendus Mécanique, 2009

Nonlocal continuum mechanics allows one to account for the small length scale effect that becomes... more Nonlocal continuum mechanics allows one to account for the small length scale effect that becomes significant when dealing with micro-or nano-structures. This Note investigates a model of wave propagation in a nonlocal elastic material. We show that a dispersive wave equation is obtained from a nonlocal elastic constitutive law, based on a mixture of a local and a nonlocal strain. This model comprises both the classical gradient model and the Eringen's integral model. The dynamic properties of the model are discussed, and corroborate well some recent theoretical studies published to unify both static and dynamics gradient elasticity theories. Moreover, an excellent matching of the dispersive curve of the Born-Kármán model of lattice dynamics is obtained with such nonlocal model. To cite this article: N. Challamel et al., C. R. Mecanique 337 (2009). Résumé Une équation des ondes dispersive utilisant l'élasticité non-locale. La mécanique des milieux continus non-locaux permet de prendre en compte des effets d'échelle qui peuvent être significatifs lorsque l'on s'intéresse aux structures à faible échelle (micro ou nano-structures). Cette Note s'intéresse à un modèle de propagation d'ondes dans un milieu élastique non-local. Nous montrons qu'une équation d'ondes dispersive est obtenue à partir d'une loi constitutive non-locale, basée sur une combinaison des déformations locales et non-locales. Le modèle comprend à la fois le modèle au gradient classique et le modèle intégral d'Eringen. Les propriétés dynamiques du modèle sont discutées et corroborent des résultats récents permettant d'unifier les approches au gradient en régime statique et dynamique. De plus, ce modèle permet de décrire de manière très précise les courbes de dispersion du modèle de Born-Kármán. Pour citer cet article : N. Challamel et al., C. R. Mecanique 337 (2009).

European Journal of Environmental and Civil Engineering, 2011

The study presented here aims at evaluating the bulk elastic Young modulus of six different concr... more The study presented here aims at evaluating the bulk elastic Young modulus of six different concrete mixes as a function of the water content and degradations due to carbonation or chloride ingress. The frequency analysis of ultrasonic waves in concrete after the impact of a steel ball (impact echo method) is commonly used to measure the thickness of large slabs, to detect voids in concrete structural elements considered as infinite. In the research project, this method was employed on reduced sized slabs (0.5x0.25x0.12 m 3 ). As a consequence, it was necessary to identify the frequencies corresponding to resonance modes or pseudo-stationary modes. This modal analysis was validated by several simplified models (for thin or semi-thick slabs or beam) and used to calculate the dynamic Young modulus E dyn and the Poisson ratio. This last parameter is varying from 0.17 to 0.24, classical values for concrete. The dispersion of the Poisson ratio is too important and the values can not be compared to destructive nor non destructive test results. Otherwise once inverted for all concrete mixes, the E dyn -modulus is compared to static Young modulus E stat measured by destructive testing.

We consider the inverse scattering problem for three dimensional cylindrical objects which are in... more We consider the inverse scattering problem for three dimensional cylindrical objects which are infinite in the axial direction. Our aim being to achieve quantitative ultrasound imaging of high contrast objects, we focus at first on the simplified problem of reconstructing quantitatively the physical parameters (velocity, density) and the shape of a section of the cylinder perpendicular to its axis. We present in this paper a reconstruction method based on an approximation of the geometry by a canonical circular cylinder according to ICBA (Intercepting Canonical Body Approximation)[1] applied in a large frequency range . More precisely, we propose a modification of the ICBA method which takes into account the acquisition protocol and show that the inverse problem can be solved in two steps by reconstructing first the shape of the object and then its physical parameters. Numerical results show the feasibility of this approach.

Acta Acustica united with Acustica

A new model for the simulation of brass player lips is presented. This model is based on in-vitro... more A new model for the simulation of brass player lips is presented. This model is based on in-vitro experiments carried out on mechanical lips replica. In this set-up, particular attention is paid to the mechanical boundary conditions of the lips. The pressing of the mouthcup against the lips of the player is carefully reproduced. Two kinds of study are carried out. In the first, static study, experimental results are compared to numerical simulations based on a two-mass model of the lips. It is shown that the coupling stiffness between the two masses has to be negative in order to account for volume conservation of the lip tissues. In the second, dynamic study, parameters of the two-mass model are determined with a minimum of ad-hoc assumptions. A linear stability analysis of the two-mass model including negative coupling stiffness is carried out. It fails to reproduce the measured dynamical behaviour of the lip replica. That tends to show that the two-mass model is not able to account for actual mechanical boundary conditions.

Des ondes ultrasonores de surface (dans la bande de fréquence 60 kHz -180 kHz) sont utilisées pou... more Des ondes ultrasonores de surface (dans la bande de fréquence 60 kHz -180 kHz) sont utilisées pour caractériser les premiers centimètres de dalles de bétons. A ces fréquences, la longueur d'onde est du même ordre de grandeur que la dimension des granulats; le caractère fortement hétérogène du béton perturbe la propagation des ondes qui sont alors en régime de diffusion multiple. Les signaux peuvent être scindés en une partie cohérente (qui résiste au calcul des moyennes) et une partie non cohérente correspondant à la diffusion multiple de l'onde incidente sur une configuration donnée de granulats rencontrés. Il est donc nécessaire de mesurer plusieurs réalisations indépendantes du désordre afin d'évaluer le champ cohérent, qui décrit les propriétés d'un milieu homogène effectif. Pour cela, les mesures sont réalisées en surface à l'aide d'un interféromètre laser. On extrait des mesures les courbes de dispersion en vitesse de phase et d'atténuation pour les ondes de Rayleigh cohérentes. Ces courbes mettent en évidence un gradient de propriétés du béton étudié avec la profondeur.

The durability of concrete structures is a major issue in civil engineering. Cover concrete monit... more The durability of concrete structures is a major issue in civil engineering. Cover concrete monitoring is particularly important as it is in direct contact with the outside. High frequency surface waves (50-200 kHz) are adapted to provide information about this part of concrete, since they investigate materials at a depth close to the wavelength.

Acta Acustica united with Acustica

We propose an algorithm for reconstructing the boundaries of a non-circular cylindrical tube from... more We propose an algorithm for reconstructing the boundaries of a non-circular cylindrical tube from broadband acoustic measurements. This algorithm is based on the minimization of a cost function, which is the averaging over frequency of the absolute difference between the estimated and the measured scattered field. The estimated field is computed efficiently (very fast) using ICBA, an analytic method that provides an approximated solution of the forward problem. Numerical results show that our algorithm is robust and provides an accurate reconstruction without any explicit regularization.