Recherche Avancée

Thèse soutenue

Développement d’une méthode de corrélation d’images numériques en deux dimensions (2D-DIC) pour la mesure de champs de déformation à chaud applicable à la mise en forme d’alliage de titane

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Auteur / Autrice : Linh Phuong Luong
Direction : Luc Penazzi, Rébecca Bonnaire
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie mécanique, mécanique des matériaux
Date : Soutenance le 08/03/2021
Etablissement(s) : Ecole nationale des Mines d'Albi-Carmaux
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, énergétique, génie civil et procédés (Toulouse)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Clément Ader-Albi (2009-....) - Institut Clément Ader / ICA
Jury : Président / Présidente : Franck Toussaint
Examinateurs / Examinatrices : Luc Penazzi, Rébecca Bonnaire, Hervé Laurent, Bertrand Wattrisse, Jean-Noël Périé
Rapporteurs / Rapporteuses : Hervé Laurent, Bertrand Wattrisse

Résumé

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Afin de prédire la forme finale des pièces pour les structures aéronautiques après mise en forme à chaud et refroidissement, des modèles de simulations numériques par éléments finis sont utilisés. Pour une validation des champs de déformation obtenus par des modèles de calcul au cours du refroidissement des pièces, il est nécessaire de comparer les résultats calculés à ceux mesurés. Ceci nécessite l'utilisation d'une méthode de mesure fidèle et précise de la cinématique au cours du refroidissement, i.e., lors du passage d’une température de 750°C à 25°C. Parmi les méthodes de mesure de champs, la méthode de corrélation d’images numériques (DIC) peut répondre à cette demande. Cependant, cette méthode nécessite d’être améliorée à hautes températures car elle est moins fiable à cause de trois problématiques : (i) la tenue du mouchetis, (ii) la perte de contraste et (iii) l’effet mirage. L’objectif principal de cette thèse est donc d’améliorer la mesure de champs cinématiques à hautes températures, entre 400°C et 700°C, en utilisant la méthode de corrélation d’images en deux dimensions (2D-DIC), par la levée des trois verrous scientifiques précédemment cités. Premièrement, une méthode de fabrication de mouchetis résistant à hautes températures et à des grandes déformations est développée. Grâce à la génération numérique de mouchetis, ceux-ci sont répétables et leur taille, distance et densité sont contrôlées. La résolution spatiale est donc améliorée. Deuxièmement, la mise en place de système 2D-DIC est optimisée pour les tests mécaniques dans un espace réduit, comme un four fermé. Cette optimisation permet une amélioration notable du contraste de l'image. Troisièmement, des méthodes de correction pour réduire l’erreur de mesure de déformation causée par l’effet mirage sont suggérées. Une application de cette approche est réalisée dans le cadre de la mesure du module de Young et du coefficient de dilatation thermique d'un alliage TA6V jusqu'à 700°C. Après l’application des éléments correctifs proposés aux mesures, les valeurs de module de Young et de coefficient de dilation sont réalisés et les valeurs obtenues sont proches de celles de références présentes dans la littérature. Le coefficient de corrélation linéaire R² de la courbe liant la déformation à la contrainte obtenue lors de l’essai de traction passe, à 600 °C par exemple, de 0,783 à 0,989. Pour conclure, les résultats obtenus dans cette thèse montrent que la méthode 2D-DIC avec les corrections proposées peut être envisagée pour mesurer de manière fiable des champs de déformation lors de tests mécaniques à chaud. Le passage à des mesures sur pièces mise en forme reste à réaliser.