Évaluation des contraintes résiduelles dans les assemblages soudés par méthode ultrasonore : prise en compte de la microstructure

par Youcef Abdallahoui

Thèse de doctorat en Sciences mécaniques pour l'ingénieur

Sous la direction de Henri-Paul Lieurade.


  • Résumé

    Cette thèse a pour objectif de faire le point sur les possibilités effectives d'application de la méthode ultrasonore basée sur l'analyse fine de vitesse ultrasonore pour caractériser les contraintes résiduelles superficielles dans des assemblages soudés. L'étude a porté sur trois types de tôles en acier 5355, d'épaisseurs 8, 20 et 30 mm, soudés bout a bout avec chanfrein en X ou en V, parallèlement ou perpendiculairement au sens de laminage. Elle a présenté les principaux aspects suivants : • le développement des support de capteurs permettant de générer des ondes longitudinales subsurfaciques et des ondes de Rayleigh • la détermination de la profondeur de pénétration de ces deux types d'ondes • l'étalonnage : détermination des différents coefficients acoustoélastiques • l'application du type d'onde approprié à l'évaluation des contraintes résiduelles superficielles. L'étude s'est intéressée aussi au rôle de la microstructure et l'influence d'un traitement thermique de détente. Pour valider cette démarche, les résultats de contraintes résiduelles obtenus sont comparés à ceux de mesures effectuées par méthode du trou par perçage incrémenta) et par méthode de diffraction des rayons X. Certaines conclusions du travail permettent de définir le type d'onde le plus sensible à la contrainte. En effet, l'onde longitudinale subsurfacique est de six fois plus sensible à la contrainte que l'onde de Rayleigh. La profondeur de pénétration de l'onde est une fonction de la fréquence. Le rôle de la microstructure est primordial : l'effet de la microstructure contribue dans l'évaluation de la contrainte; il est estimé à 10 % dans la ZA T et 20 % dans la zone fondue. L'effet de la texture est estimé à 10 % ; il s'annule si le sens de laminage est connu.


  • Résumé

    This work aims to sum up the potentiality of ultrasonic method in wave velocity measurement to characterize skin-deep residual stress in welded assembly. Our approach has been experimented on steel sheets of three different thickness : 8, 20 and 30 mm, welded end to end with X or V chamfer in the came or orthogonal lamination direction. We emphasized on three main aspects :. The achievement of probe stands to produce longitudinal subsurface waves and Rayleigh waves. • The measurement of depth penetration of these waves. • Calibration : measurement of different acoustoelastic ratios. • determination of the suited wave type to measure deep-skin residual stress. We also studied the microstructure impact and relieved thermal treatment. To validate our approach we have compared our measurements with the incremental hole drilling method results and X- ray diffraction. Our work allows us to determine the best type of wave to measure the deep-skin stress. Indeed, the longitudinal subsurface wave is six times more accurate than Rayleigh waves. Depth penetration is frequency dependent. Microstructure impact is very important, we have evaluated its influence to 10 % in heat-affected zone (HAZ) area and 20 % in melted area. We have also evaluated the texture influence to 10 %, however we could free from it if lamination direction is known.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (164 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 88 réf.

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  • Bibliothèque : Université de Technologie de Compiègne. Service Commun de la Documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 1997 ADB
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