Etude par émission acoustique de la plasticité et de l'endommagement de l'aluminium en fatigue oligocyclique PDF Download
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Author: Wafa El May Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
Book Description
Un suivi des processus microstructuraux prenant place au cours de la fatigue oligocyclique de l'aluminium pur est assuré par la technique d'émission acoustique EA par ces deux types: émission continue et discrète. Cette technique est intéressante car elle permet de suivre l'évolution dynamique de la structure tout le long de l'essai. Les différents stades du comportement macroscopique du matériau au cours des sollicitations cycliques sont clairement différenciés par l'activité acoustique. Nous distinguons cinq stades : écrouissage primaire, adoucissement primaire, écrouissage secondaire, adoucissement secondaire et rupture. Les trois premiers stades mettent en jeu des phénomènes microstructuraux liés à la plasticité du matériau tandis que des phénomènes relatifs à l'endommagement (micro et macro-fissuration) dominent les derniers stades. L'EA continue résulte de l'effet cumulatif de nombreux mouvements de dislocations de faible amplitude et décorrélés entre eux. Cette plasticité continue diminue au cours du 1er stade mais copie l'évolution de la réponse macroscopique de l'échantillon au cours des stades suivants. Ce comportement est lié aux structures de dislocations établies à travers les différents stades de fatigue. En revanche, l'EA de type discret enregistrée lors des trois premiers stades est associée à un autre type de plasticité : la plasticité intermittente, se manifestant à travers des mouvements coopératifs de grande ampleur, les avalanches de dislocations. Ces avalanches de dislocations génèrent des signaux acoustiques de tailles variables, distribuées en loi de puissance. La plasticité intermittente est alors invariante d'échelle tandis que la plasticité continue met en jeu des mouvements ayant une taille caractéristique. Nous mettons ainsi en évidence pour la première fois la coexistence de ces deux types de plasticité dans un matériau cubique à faces centrées CFC, qui ne sont donc pas incompatibles. Au cours des deux derniers stades de fatigue, les signaux acoustiques enregistrés se catégorisent également en deux groupes: l'un est caractérisé par des invariances d'échelle, l'autre associé à une taille caractéristique. La première catégorie comprend des signaux acoustiques indépendants, apparaissant aléatoirement au cours des cycles. Ces signaux sont générés par des phénomènes de microfissuration au sein du volume de l'échantillon (nucléation, percolation...). Le second groupe, réunit des signaux acoustiques générés quasiment au même niveau de contrainte sur plusieurs cycles successifs et ayant une signature acoustique quasi identique. Nous nommons ces signaux multiplets en référence à la sismologie. Nous émettons l'hypothèse que de tels multiplets d'EA sont la signature de la propagation, cycle après cycle, d'une fissure de fatigue dont la trace peut être vu post-mortem avec les stries de fatigue sur une surface de fracture, ou encore la signature de frottements entre les aspérités présentes de part et d'autre des lèvres de fissures.
Author: Wafa El May Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
Book Description
Un suivi des processus microstructuraux prenant place au cours de la fatigue oligocyclique de l'aluminium pur est assuré par la technique d'émission acoustique EA par ces deux types: émission continue et discrète. Cette technique est intéressante car elle permet de suivre l'évolution dynamique de la structure tout le long de l'essai. Les différents stades du comportement macroscopique du matériau au cours des sollicitations cycliques sont clairement différenciés par l'activité acoustique. Nous distinguons cinq stades : écrouissage primaire, adoucissement primaire, écrouissage secondaire, adoucissement secondaire et rupture. Les trois premiers stades mettent en jeu des phénomènes microstructuraux liés à la plasticité du matériau tandis que des phénomènes relatifs à l'endommagement (micro et macro-fissuration) dominent les derniers stades. L'EA continue résulte de l'effet cumulatif de nombreux mouvements de dislocations de faible amplitude et décorrélés entre eux. Cette plasticité continue diminue au cours du 1er stade mais copie l'évolution de la réponse macroscopique de l'échantillon au cours des stades suivants. Ce comportement est lié aux structures de dislocations établies à travers les différents stades de fatigue. En revanche, l'EA de type discret enregistrée lors des trois premiers stades est associée à un autre type de plasticité : la plasticité intermittente, se manifestant à travers des mouvements coopératifs de grande ampleur, les avalanches de dislocations. Ces avalanches de dislocations génèrent des signaux acoustiques de tailles variables, distribuées en loi de puissance. La plasticité intermittente est alors invariante d'échelle tandis que la plasticité continue met en jeu des mouvements ayant une taille caractéristique. Nous mettons ainsi en évidence pour la première fois la coexistence de ces deux types de plasticité dans un matériau cubique à faces centrées CFC, qui ne sont donc pas incompatibles. Au cours des deux derniers stades de fatigue, les signaux acoustiques enregistrés se catégorisent également en deux groupes: l'un est caractérisé par des invariances d'échelle, l'autre associé à une taille caractéristique. La première catégorie comprend des signaux acoustiques indépendants, apparaissant aléatoirement au cours des cycles. Ces signaux sont générés par des phénomènes de microfissuration au sein du volume de l'échantillon (nucléation, percolation...). Le second groupe, réunit des signaux acoustiques générés quasiment au même niveau de contrainte sur plusieurs cycles successifs et ayant une signature acoustique quasi identique. Nous nommons ces signaux multiplets en référence à la sismologie. Nous émettons l'hypothèse que de tels multiplets d'EA sont la signature de la propagation, cycle après cycle, d'une fissure de fatigue dont la trace peut être vu post-mortem avec les stries de fatigue sur une surface de fracture, ou encore la signature de frottements entre les aspérités présentes de part et d'autre des lèvres de fissures.
Book Description
La construction aéronautique et aérospatiale nécessite l'utilisation de matériaux alliant légèreté et hautes caractéristiques mécaniques, aussi bien en sollicitations statiques qu'en sollicitations dynamiques. Dans ce cas, l'étude de comportement en fatigue des matériaux utilisés devient très importante. Les alliages d'aluminium à haute résistance du type 2024 et 7075 répondent bien à ces critères et sont par conséquent employés dans la plupart des cas. De plus, ces alliages sont bien souvent grenaillés dans le but d'améliorer leur tenue à la fatigue. L'objet de cette recherche sera donc d'étudier simultanément les contraintes résiduelles (répartition et évolutions des macrocontraintes et des microdéformations) et la microstructure dans la peau d'éprouvettes en alliages d'aluminium, ceci afin de déterminer leurs influences respectives sur le nombre de cycles à l'amorçage. De cette recherche, on essaiera de dégager l'influence de la répartition des contraintes internes, du type de sollicitations, de la gamme de traitement de surface et par la suite, de faire intervenir un plus grand nombre de paramètres dans l'évaluation de la durée de vie résiduelle de pièces en service.
Author: Nicolas Casiez Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
Book Description
Les polymères semi-cristallins sont des matériaux très répandus dans notre vie quotidienne et sont utilisés dans une large gamme d'applications, généralement sous des sollicitations viscoélastiques. Par conséquent, nombreux sont les travaux de recherche qui ont été menés ces dernières années afin d'étudier leurs propriétés élastiques et leurs micro-mécanismes de plasticité ou d'endommagement apparaissant en leur sein à l'échelle locale . Cependant, l'observation in situ de l'amorçage de ces mécanismes demeure problématique et requiert l'emploi d'équipements complexes. Dès lors, nous proposons d'utiliser des techniques d'analyse non destructives fondées sur la détection et la propagation d'ondes ultrasonores (US) afin d'obtenir de nouvelles informations sur l'initiation de la plasticité et de l'endommagement de polymères semi-cristallins. Plus précisément, nous avons utilisé les techniques de contrôle par ondes US et émission acoustique (EA) afin de caractériser la plasticité et l'endommagement de plusieurs PE , d'un PP et d'un PVDF lors d'essais de traction uniaxiale. La technique de contrôle US a permis de montrer que l'atténuation US de différents types d'ondes est élevée et augmente lorsque le taux de cristallinité du matériau diminue. Pour les ondes guidées, nous avons montré l'influence de la géométrie des éprouvettes ainsi que celle de la fréquence des ondes sur l'atténuation. Lors d'un essai de traction, une importante modification des paramètres US est observée lors du passage dans le domaine plastique, traduisant l'évolution de l'état de la microstructure, en particulier celui du réseau cristallin. La formation de micro-cavités a un impact significatif sur l'atténuation des ondes. L'effet de l'orientation des chaînes macromoléculaires a également été mis en évidence. L'activité acoustique des matériaux étudiés est faible mais il a été possible de vérifier que la majorité des signaux d'EA détectés proviennent bien des micro-mécanismes de plasticité et d'endommagement. L'effet de la vitesse de déformation est significatif et nous avons montré que la localisation de certains signaux est possible lorsque cette vitesse de déformation est élevée. L'activité acoustique présente trois phases au cours des essais de traction, ce qui nous a permis de proposer en conséquence un modèle de répartition des sources d'EA sur les éprouvettes. L'activité acoustique démarre toujours avant le seuil de plasticité montrant ainsi que des micro-mécanismes de plasticité et d'endommagement s'initient aux faibles déformations. La détection de signaux d'EA avant le seuil de plasticité dépend aussi du taux de cristallinité. Le nombre de signaux d'EA détectés ainsi que leur énergie augmentent avec le taux de cristallinité du matériau. Un critère de plasticité a donc été proposé.
Book Description
L'émission acoustique (E.A.) a été utilisée pour contrôler l'endommagement induit par le choc ou la fatigue thermique dans des cramiques thermomécaniques denses (alumine, zinc, composites alumines-zircones) et des céramiques peu denses (réfractaires et comosites céramique). Sous sollicitations thermiques cycliques l'éprouvette se fissure macroscopiquement après un nombre critique de cycles. La microstructure (taille de grains, dispersoïdes) influe sur la propagation de la fissure et sur EA. Avant le cycles critique, les céramiques denses se fissurent de façon sous-critique et génèrent une EA faible, mais exploitable en relation avec les modèles de propagation sous-critique connus. Quatre comportements typiques sont distingués : 1 - la fissure est droite et sans branchement. EA est importante pendant le cycle critique (alumine à grains fins) ; 2 - la fissure est droite avec des branchements en fond de fissure qui apparaissent après le cycle critique où EA reste notable (alumine à gros grains et zircons à gros grains) ; 3 - la céramique contient un réseau de fissures (branchement et multiplication intense après le cycle critique où EA est égale ou supérieure à celle détectée pendant le cycle critique (zircon à grains fins et composites alumines-zircones) ; 4 - pour les matériaux hétérogènes et poreux, l'endommagement est cumulatif avec le nombre de cycles et EA croît de façon monotone dès le début (réfractaires et composites céramiques à fibres). Plusieurs paramètres de l'EA (taux de comptage, distribution des amplitudes) ont été analysés en relation avec les mécaniques de fissuration observés. L'EA permet une bonne détection de la propagation critique et peut être exploiter comme indicateur d'endommagement
Author: Nathalie Godin Publisher: ISTE Group ISBN: 1784054348 Category : Acoustic emission Languages : fr Pages : 191
Book Description
L’un des enjeux en contrôle de santé des structures est la détection précoce de l’endommagement avant que ce dernier ne conduise à la ruine. Dans ce contexte, l’émission acoustique est une technique bien adaptée afin de suivre, en temps réel, l’état de santé d’une structure ou des matériaux qui la constituent. En effet, les mécanismes d’endommagement s’accompagnent de libération d’énergie sous forme d’ondes acoustiques. Des capteurs disposés à la surface de structures ou d’éprouvettes de laboratoire permettent d’enregistrer les signaux d’EA. Cet ouvrage est dédié à l’identification de la signature acoustique des différents mécanismes d’endommagement se produisant dans les matériaux composites à matrice organique, mais aussi dans les matériaux composites à matrice céramique. Les apports de cette approche sont présentés, ainsi que les principales difficultés et les limites. Aussi, la prévision de la durée de vie à l’aide de l’EA pour des essais de longues durées est discutée.
Author: DIANE.. DE PRUNELE Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 161
Book Description
ESSAIS DE FATIGUE SUR DES EPROUVETTES ENTAILLEES DU TYPE CT ET DU TYPE IRWIN, SUR DES EPROUVETTES LISSES ET SUR DES EPROUVETTES SOUDEES PAR FAISCEAU D'ELECTRONS EN ALLIAGE ALZN 4,5 MG 1%. ON OBSERVE UNE ACTIVITE ACOUSTIQUE FAIBLE A L'AMORCAGE DES FISSURES ET UNE ACTIVITE INTENSE AU MOMENT DE LEUR PROPAGATION SUIVIE D'UNE ACTIVITE TRES REDUITE JUSQU'A LA RUPTURE
Author: Wafa El May
Author: Wafa El May
Author: Mohammed Cherfaoui
Author: Jean-Pierre Bonnafé
Author: Nicolas Casiez
Author: FAN.. ZHANG
Author: Moolraj Busawon
Author: Nathalie Godin
Author: DIANE.. DE PRUNELE
Author: Daniel Valentin
Author: Daniel Valentin