Etude paramétrique pour la détermination des contraintes résiduelles par la méthode ultrasonore

Study of parameters for residual stress determination with the ultrasonic method

• Auteur / Autrice : Xiaolai Zhou
• Direction : Jian Lu, Farid Belahcene
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Systèmes mécaniques et matériaux
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Troyes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Troyes, Aube)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Grenaillage de précontrainte

Aluminium -- Alliages

Essais par ultrasons

Mesure

Contraintes résiduelles

Résumé

L’utilisation de la méthode ultrasonore pour déterminer les contraintes résiduelles se tourne vers l’étude de cas concrets, c’est-à-dire vers la mesure de pièces à caractère industriel. Cette méthode de mesure est basée souvent sur l’effet acoustoélastique qui traduit la dépendance de la vitesse de propagation des ondes en fonction de l’état de contraintes dans le matériau. Le caractère non destructif, sans danger et facile à mettre en œuvre sont les avantages motivant le développement de cette technique. Il existe beaucoup de travaux sur l’application de cette méthode dans des cas particuliers. Mais certains problèmes généraux inhérents à la technique n’ont pas été résolus. Ces derniers représentent par exemple la profondeur de pénétration de l’onde, l’effet du changement de microstructure, etc. Par conséquent, au cours de cette étude, nous nous sommes intéressés particulièrement à étudier les différents paramètres pouvant affecter la mesure pour une meilleure détermination des contraintes résiduelles, en utilisant cette méthode ultrasonore. En outre, une nouvelle méthodologie concernant l’amplitude des signaux ultrasonores pour le contrôle de qualité des pièces grenaillées a été mise en œuvre. Elle consiste à mesurer l’atténuation de l’amplitude plutôt qu’à mesurer la variation de la vitesse de propagation. Afin de montrer la faisabilité de cette méthode, des éprouvettes grenaillées puis relaxées thermiquement et mécaniquement, ont été contrôlées par la méthode ultrasonore, et validées en parallèle par la méthode du trou incrémental

The use of the ultrasonic method to determine the residual stresses focuses on studies of concrete cases, i. E. On the measurement of industrial parts. This method of measurement is of-ten based on the acoustoelastic effect which describes the dependence of the wave velocity upon the stress state in materials. The technique is non-destructive, without danger and easy to put into practice. These advantages motivate us to develop it further. There are many studies about the application of this method in particular cases. But some inherent general problems within the technique were not solved. These problems represent for example the penetration depth of the wave, the effect of the change of microstructure, etc. Consequently, during this work, we were particularly interested in studying the various parameters being able to affect the measurements, for a better determination of the residual stresses using this ultrasonic method. Moreover, a new methodology concerning the amplitude of the ultrasonic signals for the quality control of the shot-peened components was developed. It consists in measuring the attenuation of the amplitude rather than the variation of the wave velocity. In order to show the feasibility of this method, the shot-peened specimens being relaxed by thermal and mechanical treatments, were checked by the ultra-sonic method, and were validated by the incremental hole-drilling method