TECHNIQUES DE MESURE DES CONTRAINTES RÉSIDUELLES Projet Pratique : Identification d’un matériau Cadre : Cours SYS-862 Présenté par : Yassine BOUISSA Emna Ben FREDJ Mariem ZOUGHLAMI 2018-09-17

Sommaire CONSTAT INTRODUCTION AUX CONTRAINTES RESIDUELLES DEFINITION CLASSIFICATIONS DES CONTRAINTES RÉSIDUELLES CAUSES DES CONTRAINTES RÉSIDUELLES MÉTHODE DU TROU METHODE DU TROU INCREMENTAL MÉTHODE DE COURBURE MÉTHODE DE DIFFRACTION DE RAYON X MÉTHODE ULTRASONORE 2018-09-17

Constat 2018-09-17

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INTRODUCTION AUX CONTRAINTES RESIDUELLES Principle for the Generation of Residual Stresses The forces P1, P2, P3 generated by the springs are P1 = c1(l − l1), P2 = c2(l − l2), P3 = c3(l − l3), respectively. P1, P2, P3 are residual stresses, and P1 + P2 + P3 = 0. 2018-09-17

Definition Les contraintes résiduelles peuvent être définies comme étant des tensions et compressions qui existent dans le matériau suite à un procédé de fabrication et/ou de transformation sans application de forces externes ou des gradients thermique. F 2018-09-17

F Ɛ=α ΔT 2018-09-17

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Classifications des contraintes résiduelles Type I: contraintes résiduelles Macroscopiques qui se développent sur certaines zones d’un même corps sur une échelle plus grande que la taille de grain du matériau et sont aussi appelés contraintes résiduelles de premier ordre σI. Type II: Contraintes résiduelles à l’échelle méso-scopique qui varient à l'échelle d'un grain individuel Type III: contraintes résiduelles à l’échelle Microscopique (micro contraintes) qui existent dans un grain, appelées contraintes résiduelles du 3éme ordre. 2018-09-17

Type I: contraintes résiduelles Macroscopiques , appelés contraintes résiduelles de premier ordre σI. Type II: Contraintes résiduelles à l’échelle méso-scopique qui varient à l'échelle d'un grain individuel Type III: contraintes résiduelles à l’échelle Microscopique (micro contraintes) qui existent dans un grain, appelées contraintes résiduelles du 3éme ordre. 2018-09-17

Causes des contraintes résiduelles DÉFORMATION PLASTIQUE HÉTÉROGÈNE DUE AUX CONTRAINTES MÉCANIQUES DÉFORMATION PLASTIQUE HÉTÉROGÈNE DUE AUX CONTRAINTES THERMIQUES TRANSFORMATIONS DE PHASE NON HOMOGÈNES RÉACTIONS CHIMIQUES 2018-09-17

Méthode du trou Percer un trou dans le matériau qui relaxe les contraintes résiduelles contenues dans ce volume. structure perturbée retrouve un nouvel état d’équilibre interne en créant en surface des déformations. 2018-09-17

Hypothèses de la Méthode Le matériau est isotrope élastique Les contraintes mesurées sont inférieures à la limite d ’élasticité du matériau La composante perpendiculaire à la surface est négligeable Dans chaque couche enlevée, les contraintes sont constantes Le fond du trou est plat 2018-09-17

R = rayon arbitraire à partir du centre R0 =rayon du trou R = rayon arbitraire à partir du centre 2018-09-17

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METHODE DU TROU INCREMENTAL 2018-09-17

DISPOSITIF EXPERIMENTAL 2018-09-17

DISPOSITIF EXPERIMENTAL 2018-09-17

METHODE DU TREPAN 2018-09-17

Méthode de courbure Les changements de courbure résultants suite au dépôt permettent de calculer les variations correspondantes en termes de contraintes en fonction de l'épaisseur déposée 2018-09-17

Méthode de courbure 2018-09-17

Méthode de courbure Enlèvement de couches par dissolution chimique sur une seule face Mesure de la variation de flèche et de l ’épaisseur enlevée à l ’aide d ’un comparateur ou un jauge precise (1 micron) Tracé de la courbe f= g(e) à partir des valeurs mesurées de e et de f, Calcul des contraintes à partir de formules analytiques en fonction de la flèche, de l’enlèvement de matière et d’épaisseur 2018-09-17

Méthode de DIFFRACTION DE RAYON X 2018-09-17

Méthode de DIFFRACTION DE RAYON X Décalage du pic de diffraction due au contraintes ? 2018-09-17

Méthode de DIFFRACTION DE RAYON X 2018-09-17

Méthode de DIFFRACTION DE RAYON X  =  (1 + )/E sin2  /E)( +  Le diffractomètre doit avoir deux rotations - et  2018-09-17

Méthode de DIFFRACTION DE RAYON X  =  (1 + )/E sin2  /E)( +   sin2  E,  2018-09-17

Méthode de DIFFRACTION DE RAYON X 2018-09-17

Méthode ULTRASONORE Le contrôle par ultrasons est basé sur le fait que la vitesse de propagation des ondes ultrasonores est fonction de l’état de contrainte du matériau. Pour un solide élastique isotrope semi-infini, défini par un plan normal 2018-09-17

Méthode ULTRASONORE (V11-V11°)/V11° =K1 σ11+K2 σ22 Avec :   Avec : V11° : vitesse de propagation de l’onde longitudinale à l'état de référence dans la direction X1, σ11 et σ22: les contraintes, V11 : vitesse de propagation de l’onde longitudinale, en présence de contraintes σ11 et σ22 dans la direction X1, 2018-09-17

Méthode ULTRASONORE Surface analysée : 2018-09-17

Méthode ULTRASONORE Le faisceau ultrasonore émis est capté par un ou plusieurs récepteurs placés à une distance bien précise de l’émetteur. L’onde LS est émise avec un angle θ et reçue avec le même angle, La zone de mesure est triangulaire. Les dimensions du triangle peuvent être modifiées en faisant varier l’angle θ et les longueurs m, n. 2018-09-17

Méthode ULTRASONORE 2018-09-17

Merci de votre attention 2018-09-17