Evaluation de l'endommagement de pièces métalliques par analyse d'images PDF Download
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Author: Stéphane Journaux
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Author: Stéphane Journaux
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Author: STEPHANE.. JOURNAUX
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Pages : 183
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CE MEMOIRE EXPOSE LA MISE AU POINT DE METHODE D'ANALYSE D'IMAGES DESTINEE : - AU SUIVI DE LA CROISSANCE DES PIQURES AU COURS DU TEMPS SUR DES SURFACES BRUTES D'USINAGE D'UN ACIER INOXYDABLE APRES DIFFERENTES DUREES D'IMMERSION EN MILIEU D'ESSAI AQUEUX. - A L'EVALUATION DU TAUX D'ENDOMMAGEMENT PAR FLUAGE DANS UN ACIER FAIBLEMENT ALLIE. LA CONNAISSANCE DES MECANISMES D'EVOLUTION DE L'ENDOMMAGEMENT EST UN ATOUT INDUSTRIEL INDENIABLE. LA REALISATION EN LABORATOIRE DE SIMULATIONS SUR SIMPLE EPROUVETTE CONTRIBUE A L'AMELIORATION DE LA CONCEPTION DES BUREAUX D'ETUDES POUR LE CHOIX DES MATERIAUX. AFIN D'EVITER LES TACHES MANUELLES ET DE REMPLACER LA SUBJECTIVITE D'UN OPERATEUR, L'ANALYSE D'IMAGES EST UN OUTIL ADAPTE A LA CARACTERISATION QUANTITATIVE ET QUALITATIVE DE L'ENDOMMAGEMENT. LES TECHNIQUES MISES EN PLACE S'ARTICULENT TOUJOURS SELON LA DEMARCHE SUIVANTE : LA PREPARATION DES ECHANTILLONS, L'ACQUISITION DES IMAGES, L'EXTRACTION DE L'INFORMATION PAR ANALYSE D'IMAGES, LA RECONNAISSANCE ET LA CLASSIFICATION DES FORMES OU DES DONNEES. LA PREPARATION DE L'ECHANTILLON EST UNE ETAPE IMPORTANTE. UN SOIN TOUT PARTICULIER A ETE APPORTE TANT A LA PREPARATION METALLOGRAPHIQUE, QU'A L'ACQUISITION D'IMAGES DE QUALITE REPRODUCTIBLE. LES OUTILS D'ANALYSE D'IMAGES ABORDES TOUCHENT TROIS GRANDS DOMAINES : LA MORPHOLOGIE MATHEMATIQUE, LA TRANSFORMEE EN ONDELETTES DIRECTIONNELLES PAR FILTRE OPTIMUM DANS LE CADRE DES TECHNIQUES NUMERIQUES ET LES RESEAUX DE NEURONES DANS LE CADRE DES TECHNIQUES DE L'INTELLIGENCE ARTIFICIELLE. UN THEME RECURANT EST APPARU TOUT AU LONG DE CETTE ETUDE, A SAVOIR QUE LES IMAGES ISSUES DE L'OBSERVATION DES MATERIAUX, PRESENTENT DES INFORMATIONS A CARACTERE DIRECTIONNEL.
Author: Solenne Collomb
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L'objectif d'une meilleure efficience énergétique impose des conditions de service, de plus en plus drastiques, aux composants des centrales thermiques. Cette demande a conduit à l'utilisation de nuances d'aciers à 9-12% de chrome, comme le Grade 91, qui combinent les propriétés de la martensite avec un durcissement par solution solide et par précipitation. Ces nuances présentent des propriétés remarquables en fluage, mais un mode d'endommagement inhabituel au niveau des assemblages soudés (fissures internes générées dans la Zone Affectée Thermiquement, ZAT). Suivant les conditions de service (température-contrainte), les modes d'endommagement par fluage diffèrent, entraînant une localisation de la rupture spécifique. Dans les conditions industrielles (540 - 610°C), le Grade 91 présente un endommagement par cavitation, avec une rupture de type IV, localisée dans la ZAT, proche du métal de base. Différentes études apportent des éléments de réponses sur l'évolution microstructurale induite par le fluage, cependant aucune relation quantitative ne semble avoir été établie entre ces modifications et la durée de vie. Les liens entre l'évolution des contraintes et les modifications microstructurales, au cours du fluage restent mal élucidées. Le projet que nous menons avec l'Institut de Soudure (IS) est l'identification de l'origine et la compréhension de ce mode d'endommagement inhabituel afin de proposer un ou plusieurs facteurs de suivi du temps de vie résiduel d'une soudure. L'objectif a été de suivre, au cours du fluage, l'évolution de la microstructure et de l'endommagement dans le métal de base et dans la zone de faiblesse du joint soudé. Des essais de fluage interrompus à différents stades de la durée de vie, ont été réalisés sur des joints soudé, pour des paramètres d'essai menant à des endommagements similaires à ceux rencontrés en service. Les échantillons pré-flués ont été caractérisés in situ par diffraction en rayonnement synchrotron en fluage dans les mêmes conditions (contrainte-température), afin d'évaluer l'état des contraintes internes le long du joint soudé. Les échantillons ont ensuite été finement caractérisés par microscopie optique, micro-analyse et diffraction, notamment la microscopie électronique à balayage (MEB) et à transmission (MET), la spectroscopie à rayons X (EDS), la diffraction des électrons en transmission (SAED) et rétrodiffusés (EBSD). La résistance mécanique des soudures a été suivie par des cartographies de micro-dureté.
Author: Hélène Paties
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Languages : fr
Pages : 195
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Le comportement en fluage et corrosion sous contrainte d'un titane non allié de grade 4 noté T60 est analysé en laboratoire afin d'identifier les mécanismes d'endommagement par fissuration d'un joint soudé d'une pièce en service de la DGA. A partir des conditions de mise en forme et des conditions de service, l'endommagement a pu être reproduit en laboratoire, via des sollicitations de fluage et de corrosion sous contrainte. Dans l'étude du comportement en fluage, l'influence de la charge imposée, de la température et de la vitesse de chargement est prise en compte. Une contrainte seuil, délimitant les domaines de fluage-saturation et de fluage-rupture est nettement mise en évidence. Dans le domaine du fluage-rupture, non seulement la charge imposée mais aussi la température aggravent l'endommagement (via la valeur de la contrainte seuil et du type de faciès de rupture), laissant apparaître des " conditions de fragilité " du matériau. Des essais de fluage-corrosion conduits pour reproduire les conditions de service de la pièce expertisée montrent : (i) une sensibilité au potentiel d'abandon avec une accélération du temps d'amorçage des fissures, (ii) une forte diminution de l'allongement à rupture potentiel cathodique avec un aspect fragile des faciès de rupture décrits en terme de pourcentage de clivage par rapport au fluting. Les effets de l'hydrogène sont ainsi évoqués. Ces résultats conduisent à la proposition d'un scénario d'endommagement par fissuration de la pièce, qui comprend le début de propagation par fluage-corrosion de fissures amorcées lors du soudage. Plus les fissures progressent, plus l'endommagement de fluage prend de l'importance. Une discussion en terme de faciès de rupture (fluting et clivage) permet d'étayer le scénario proposé et ouvre de nouvelles perspectives sur le comportement mécanique du titane non allié en présence d'hydrogène.
Author: Medhi Salem
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Languages : fr
Pages : 246
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Dans les conditions industrielles comme dans les essais de laboratoire, l'endommagement des aciers à outils de mise en forme à chaud, en particulier en fonderie sous pression d'aluminium, se fait par un couplage complexe entre Fatigue Thermique (FT) et mécanismes de dégradation sous l'effet de l'environnement. En effet, à partir de 500 °C sous air ambiant, une couche d'oxyde de fer duplex, constituée d'une partie interne riche en chrome et d'une partie externe pauvre en chrome, se forme sur la surface de l'acier. Par ailleurs, lors du contact avec l'alliage d'aluminium en fusion, l'interaction entre l'aluminium et le fer entraîne la croissance d'une couche intermétallique polyphasée. Nous avons développé une approche expérimentale consistant à découpler les sollicitations afin d'étudier les différents mécanismes d'endommagement de manière distincte ainsi que sous conditions complexes. Un essai de corrosion dans un bain fondu a permis d'étudier l'aluminisation entre l'alliage d'aluminium AlSi9Cu3 et l'acier à outil X38CrMoV5, en conditions statique et isotherme. L'évolution de l'épaisseur totale de la couche intermétallique, régie par la diffusion, est considérablement influencée par les phénomènes de dissolution notamment au-delà de 650 °C. D'autre part, un banc d'essai de FT par induction, travaillant sous différentes atmosphères et pressions partielles d'oxygène, a permis d'étudier les effets de l'oxydation. Des éprouvettes axisymétriques en forme de disque, vierges ou pré-aluminisées, ont été soumises à différents cycles thermiques (Tmin = 100 °C, Tmax de 550 à 650 °C à l'extrémité de l'éprouvette), avec une vitesse de chauffage constante (420 °C.s-1). À 550 °C, l'endommagement se fait par écaillage cyclique de la couche d'oxyde ; aucune macro-fissuration n'est observée jusqu'à 400 000 cycles. Au delà de cette température, lorsque la couche superficielle est compacte et adhérente, elle subit d'abord une micro-fissuration périodique et parallèle. À partir de ce réseau de " faïençage uni-axial ", plusieurs fissures macroscopiques se propagent successivement dans l'acier. En revanche, en l'absence de couche superficielle compacte, on n'obsreve pas de micro-fissuration préalable et les macro-fissures apparaissent simultanément lorsque la dureté de l'acier atteint un seuil d'adoucissement critique. La propagation des macro-fissures à l'échelle macroscopique se fait en mode I perpendiculairement à l'axe ortho-radial. Les macro-fissures atteignent des profondeurs différentes en fonction de leur nombre. Une analyse thermique et thermo-mécanique par éléments finis utilisant des lois de comportement " thermo-élasto-plastique " (EP) et " thermo-élasto-visco-plastique " (EVP) a été réalisée. Elle a montré que le choix du modèle est sans conséquence si le critère de durée de vie est basé sur l'amplitude de contrainte. Par contre, le modèle EVP se révèle plus adapté lorsque d'autres paramètres sont considérés (comme la contrainte maximale pour l'estimation de l'amorçage), car il tient compte des effets liés au temps (vitesse de sollicitation et évolution microstructurale). Le concept de la mécanique linéaire de la rupture a été utilisé pour modéliser les cinétiques de fissuration. Le Facteur d'Intensité de Contrainte (FIC) a été calculé en utilisant la fonction de poids développée par Bueckner. L'ouverture résiduelle des fissures mesurée à froid a permis de valider le calcul de FIC.
Author: Frédéric Ferrer
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Languages : fr
Pages : 228
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Le phénomène d'abrasion-corrosion est un processus complexe de dégradation des métaux, peu maîtrisé et d'une grande importance économique. L'objet de ce travail est d'étudier et caractériser en laboratoire ce type de dégradation en utilisant la technique d'émission acoustique puis, de confirmer sur site industriel, l'intérêt de cet outil pour assurer le suivi d'un éventuel endommagement. L'étude est réalisée à l'aide d'un dispositif expérimental comportant un équipement d'acquisition et de traitement de données d'émission acoustique et un appareillage classique de mesures électrochimiques. L'ensemble est couplé à une boucle d'essai permettant de faire varier le débit du fluide, le type, la concentration et la nature des particules en suspension ainsi que l'angle des impacts. Dans la première partie de ce travail, les salves d'émission acoustique résultant de mono-impacts de particules sont caractérisées comparativement avec d'autres phénomènes émissifs. Puis, pour se rapprocher des conditions industrielles, l'étude est conduite en mode pluri-impacts. L'émission acoustique est alors caractérisée d'un point de vue énergétique et d'un point de vue spectral. L'étude énergétique permet d'étudier et comparer les endommagements d'un acier inoxydable austénitique et d'un acier faiblement allié en conditions d'abrasion pure et d'abrasion-corrosion. Les influences respectives de la vitesse d'écoulement, de la concentration en particules et de l'angle d'impact sont précisées. Des paramètres acoustiques significatifs de l'intensité du régime d'impact ont été sélectionnés et cela a permis de définir un •protocole expérimental menant en évidence un effet de synergie dû à l'augmentation de la corrosion par l'abrasion et à l'augmentation de l'abrasion par la corrosion. L'étude spectrale confirme l'intérêt de la technique d'émission acoustique pour caractériser la transition entre les régimes d'impacts abrasifs et les régimes d'impacts non abrasifs. Des essais réalisés sur site industriel corroborent les résultats obtenus en laboratoire et en particulier la pertinence des paramètres choisis pour caractériser l'endommagement.
Author: Belgacem Abdouli
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Pages : 203
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Author: Anita Poudens
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Languages : fr
Pages : 159
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L'OBJECTIF DE LA RECHERCHE EST D'ETUDIER L'EVOLUTION DE L'ENDOMMAGEMENT AU COURS D'UN ESSAI DE CSC. POUR CELA, DEUX TECHNIQUES SONT UTILISEES CONJOINTEMENT, LES ESSAIS DE TRACTION LENTE ET DES MESURES D'IMPEDANCES ELECTROCHIMIQUES ADAPTEES A L'ANALYSE DES ECHANGES SURVENANT A L'INTERFACE METAL-ELECTROLYTE. UNE APPROCHE PAR UNE ANALOGIE ELECTRIQUE A ETE ENVISAGEE POUR FAIRE LA PART DE LA CONTRIBUTION DE LA CORROSION LOCALISEE. PUIS UN SUIVI DES GRANDEURS DE L'IMPEDANCE (MODULE ET PHASE) POUR UNE FREQUENCE JUDICIEUSEMENT CHOISIE EN FONCTION DU TEMPS A PERMIS DE SEPARER LA PERIODE D'AMORCAGE DE LA PERIODE DE PROPAGATION DES FISSURES
Author: STEPHANE.. FAVIER
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Languages : fr
Pages : 273
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L'OBJET DE CE TRAVAIL EST LA CARACTERISATION ET LA MODELISATION DES MECANISMES D'ENDOMMAGEMENT SURVENANT AU SEIN D'UN ALLIAGE D'ALUMINIUM DESTINE A LA FABRICATION DE BOITES BOISSON. DES ESSAIS MECANIQUES SIMPLES ASSOCIES A DES MESURES PICNOMETRIQUES SONT MENES POUR QUANTIFIER EXPERIMENTALEMENT L'EVOLUTION DE L'ENDOMMAGEMENT DU MATERIAU AU COURS DE SA DEFORMATION. L'ANALYSE D'IMAGES DE MICROGRAPHIES DU MATERIAU PERMET DE CARACTERISER GEOMETRIQUEMENT LES PARTICULES DE SECONDE PHASE DE L'ALLIAGE RESPONSABLES DE SON ENDOMMAGEMENT. CES TRAVAUX MONTRENT QUE L'ENDOMMAGEMENT DE LA TOLE RESULTE PRINCIPALEMENT DE MECANISMES DE CROISSANCE DE CAVITES DE FRAGMENTATION ET DE DECOHESION FORMEES AU COURS DES OPERATIONS DE LAMINAGE, ET DE MANIERE SECONDAIRE DE MECANISMES DE GERMINATION DE NOUVELLES CAVITES AU COURS DE SA DEFORMATION ULTERIEURE. DEUX APPROCHES MECANIQUES COMPLEMENTAIRES SONT PROPOSEES POUR TRADUIRE CES OBSERVATIONS EXPERIMENTALES. UN CALCUL DE LOCALISATION EN ELASTOPLASTICITE INCREMENTALE MODELISANT CHAQUE ENSEMBLE PARTICULE PLUS CAVITE COMME UNE INCLUSION EQUIVALENTE ET NE DETAILLANT PAS LA MORPHOLOGIE DE CHAQUE CAVITE PAR RAPPORT A LA PARTICULE QUI LUI EST ASSOCIEE EST DEVELOPPE. IL PERMET DE SIMULER CORRECTEMENT LES EVOLUTIONS DE DENSITE RELATIVE EXPERIMENTALES ET PRESENTE L'AVANTAGE DE POUVOIR PRENDRE EN COMPTE D'EVENTUELS MECANISMES DE GERMINATION DE CAVITES AINSI QUE DES EFFETS D'ANISOTROPIE ET DE TEXTURE DE LA MATRICE. UNE SECONDE APPROCHE COUPLANT UN CALCUL PAR ELEMENTS FINIS TRIDIMENSIONNELS ET UN MODELE MACROSCOPIQUE D'EVOLUTION DE L'ENDOMMAGEMENT DU MATERIAU EST AUSSI PRESENTEE. ELLE PERMET DE PRENDRE EN COMPTE LA MORPHOLOGIE DES PARTICULES ET DES CAVITES AINSI QUE LEURS INTERACTIONS AVEC LA MATRICE ENVIRONNANTE. DIFFERENTES CONDITIONS DE CHARGEMENT CORRESPONDANT A DIFFERENTS TAUX DE TRIAXIALITE APPLIQUES AU MILIEU SONT SIMULEES ET REVELENT UN COMPORTEMENT DIFFERENT DES CAVITES EN FONCTION DE LEUR NATURE. LE COUPLAGE DE CETTE ETUDE AVEC UN MODELE MACROSCOPIQUE TENANT COMPTE DE L'ANISOTROPIE D'ORIENTATION DES PARTICULES ENDOMMAGEES PERMET ALORS DE SIMULER DE MANIERE SIMPLE LES EVOLUTIONS D'ENDOMMAGEMENT EXPERIMENTALES
Author: Gilles Savary
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Languages : fr
Pages : 100
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