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Farid BELAHCENE
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La méthode d’analyse des contraintes résiduelles par ultrasons est une technique quantitative, fiable et non destructive. Elle est basée sur la dépendance de la vitesse de propagation des ondes ultrasonores avec l’état de contraintes dans le matériau. Le caractère non destructif et le coût des équipements sont les avantages principaux favorisant le développement de cette technique.
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- Version courante de oct. 2015 par Farid BELAHCENE
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1. Technologie mise en œuvre
Université de technologie de Troyes
Laboratoire des systèmes mécaniques et d’ingénierie simultanée, LASMIS
http://www.lasmis.utt.fr Lauréat du concours national d’aide à la création d’entreprises de technologies innovantes.
Tél. 06 09 31 72 17
Tout procédé de fabrication, on le sait, induit dans une pièce mécanique des contraintes résiduelles qui vont influencer son comportement en fatigue, en rupture et même en corrosion. Le rôle de ces contraintes résiduelles est donc fondamental pour concevoir une pièce mécanique. Depuis quelques années, les études se sont multipliées pour comprendre leurs effets sur les performances mécaniques.
On définit généralement les contraintes résiduelles comme étant les efforts internes qui subsistent dans les pièces mécaniques lorsque ces dernières ne sont soumises à aucun effort extérieur.
Ces contraintes internes proviennent des procédés de fabrication (usinage, forgeage, traitement thermique…). Elles influent sur la durée de vie des composants mécaniques en accélérant ou en retardant l’apparition de fissures, et n’ont donc pas toujours un effet négatif sur le comportement mécanique des structures. Elles peuvent aussi être bénéfiques pour les structures, lorsque des contraintes de compression en surface sont générées, pour augmenter leur durée de vie en fatigue. Ainsi, le comportement mécanique et la durée de vie des structures mécaniques soumises à des chargements variés (mécanique, thermique ou chimique) dépendent de l’état des contraintes résiduelles induites dans le matériau.
Les techniques de mesure des contraintes résiduelles existant actuellement sont destructives ou semi-destructives, coûteuses et complexes à mettre en œuvre. La méthode par diffraction des rayons X (RX) et la méthode du trou par perçage incrémental sont les plus utilisées. La première reste non destructive uniquement dans la limite de quelques micromètres ; la seconde est semi-destructive et semble moins adaptée pour les mesures en surface.
La méthode de mesure des contraintes résiduelles du trou par perçage incrémental est décrite dans l’article Précontraintes et traitements superficiels ...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - MURNAGHAN (D.) - Finite deformation of an elastic solid - , John Willey, New York (1951).
-
(2) - HUGUES (D.S.), KELLY (J.L.) - Second-order elastic deformation of solid - , Physical Review, vol. 92, no 5, p. 1145 à 1149 (1953).
-
(3) - EGLE (D.M.), BRAY (D.E.) - Measurement of acoustoelastic and third-order elastic constants for rail steel - , J. Acoust. Soc. Am., vol. 60, no 3, p. 741 (1976).
-
(4) - BELAHCENE (F.) - Détermination des contraintes résiduelles superficielles par méthode ultrasonore - , Thèse de doctorat, UTC, Compiègne, France (2000).
-
(5) - CHU (S.L.), PEUKERT (H.), SCHNEIDER (E.) - Evaluation of residual stress states in welded plates using ultrasonic techniques, Residual stresses in science and technologie - . Ed. by E. Macherauch and V. Hauk, vol. 2, p. 335 à 341 (1986).
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