Methodes ultrasonores de caracterisation de materiaux endommages

Ultrasonic methods for material damage assessment

• Auteur / Autrice : Alain Le Brun
• Direction : André Zarembowitch
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées. Physique
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Cette these a pour objet de contribuer a mettre au point un indicateur non destructif de l'etat d'endommagement des materiaux metalliques. La duree de vie residuelle d'une tubulure industrielle a ete suivie par des mesures ultrasonores (acoustique lineaire). Puis une methodologie a ete proposee pour evaluer l'interet de travailler en acoustique non-lineaire. La validation a ete faite avec des eprouvettes en alliage d'aluminium 2024-t351 sollicitees en traction-compression alternee. Enfin, une technique de mesure acousto-optique originale a ete proposee pour determiner le coefficient de non-linearite elastique d'un materiau. L'etude s'est interessee au role de la microstructure et a l'influence des contraintes sur le resultat des mesures de celerite ultrasonore. Les principaux aspects abordes sont les suivants : - l'etude bibliographique de l'endommagement en fatigue des materiaux metalliques, et les techniques de mesure associees ; - l'optimisation d'une instrumentation industrielle pour mesurer la celerite ultrasonore dans une eprouvette, au cours des essais mecaniques ; - la correlation entre la non-linearite elastique et la duree de vie en fatigue, au moyen d'ondes longitudinales subsurfaciques ; - l'utilisation de la cartographie du champ de deplacement faite par interferometrie heterodyne pour determiner le coefficient de non-linearite acoustique dans un materiau, avec l'aide d'un modele de diffraction de la seconde harmonique. Les conclusions de ce travail sont que les ondes ultrasonores subsurfaciques sont mieux adaptees que les ondes de rayleigh au suivi de l'endommagement des materiaux metalliques : le mode longitudinal est surtout sensible a l'etat de contrainte, alors que le mode transversal rend bien compte de l'evolution de la microstructure, et donc de l'etat d'endommagement du materiau. De plus, les mesures proposees sont facilement realisables en milieu industriel. Enfin, la technique acousto-optique proposee devrait permettre de caracteriser le comportement non-lineaire des materiaux, en laboratoire industriel.