TECHNIQUES DE MESURE DES CONTRAINTES RÉSIDUELLES Projet Pratique :

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1 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

2 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

3 Constat

4 Constat

5 Constat

6 Constat

7 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.

8 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

9 F Ɛ=α ΔT

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11 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.

12 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.

13 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

14 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.

15 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

16 R = rayon arbitraire à partir du centre
R0 =rayon du trou R = rayon arbitraire à partir du centre

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20 METHODE DU TROU INCREMENTAL

21 DISPOSITIF EXPERIMENTAL

22 DISPOSITIF EXPERIMENTAL

23 METHODE DU TREPAN

24 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

25 Méthode de courbure

26 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

27 Méthode de DIFFRACTION DE RAYON X

28 Méthode de DIFFRACTION DE RAYON X
Décalage du pic de diffraction due au contraintes ?

29 Méthode de DIFFRACTION DE RAYON X

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

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

32 Méthode de DIFFRACTION DE RAYON X

33 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

34 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,

35 Méthode ULTRASONORE Surface analysée :

36 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.

37 Méthode ULTRASONORE

38 Merci de votre attention