Etude de la fatigue d'un acier à bas carbone : Caracterisation de la microstructure et de l' endommagement : correlation avec le bruit barkhausen, les paramètres magnétiques et mécaniques : - Influence des contraintes internes

par Jean Sarète

Thèse de doctorat en Génie des matériaux

Sous la direction de Jean Chicois.


  • Résumé

    Dans ce travail, nous étudions les possibilités d'application du bruit Barkhausen à l'évaluation non destructive de l'endommagement par fatigue mécanique oligo cyclique d'un acier à bas carbone utilisé dans les centrales nucléaires. Dans ce but, un appareillage automatique de caractérisation magnétique in situ a été développé. Nous avons comparé, tout au long de la vie du matériau, les évolutions de différents paramètres : mécaniques (contrainte maximale atteinte dans un cycle, raideur), magnétiques (cycle d'hystérésis) et micro magnétiques (bruit Barkhausen. . . ). Parallèlement, une étude des évolutions de la microstructure du matériau a été effectuée, par des observations de la surface et du cœur, en microscopie optique et électronique. Nous avons observé la formation rapide d'une microstructure de cellules de dislocations, accompagnée de l'apparition de bandes de glissement très marquées en surface et dans lesquelles l'amorçage de microfissures est favorisé, dans la deuxième moitié de la vie de l'échantillon. Si tous les paramètres mesurés se sont avérés sensibles au tout début et à la tin de la vie du matériau, seule l'analyse du bruit Barkhausen a permis de mettre en évidence la phase d'endommagement. Une étude plus approfondie a été menée sur l'évolution des contraintes internes en fonction de différents points de décharge sur un cycle de fatigue, ainsi que leur influence sur les mesures micro magnétiques. Celles-ci seraient sensibles, non seulement au signe et à la valeur des contraintes internes, mais aussi à leur distribution (gradient) au sein du matériau. Ce travail a été complété par la mise en œuvre d'une méthode de caractérisation magnéto mécanique, toujours afin de mieux cerner l'effet des contraintes internes. Par ces différentes approches, nous avons pu attribuer la mise en évidence par le bruit Barkhausen de l'endommagement à une détection de l'évolution des contraintes internes, en particulier suite à la microfissuration du matériau.

  • Titre traduit

    = Study of the fatigue of a low carbon steel : Characterization of the microstructure and damage, correlation with barkhausen noise, magnetic and mechanical parameters : - influence of internal stresses


  • Résumé

    The purpose of this work is to study the possibilities of using Barkhausen noise to evaluate, in a nondestructive manner, the damage of a low carbon steel used in nuclear power plants during oligo cyclic mechanical fatigue. To this end, an instrument has been developed for automatic in-situ magnetic characterization. All along the life of the material, variations of different parameters have been correlated: mechanical (maximum stress reached during a cycle, stiffness. . . ), magnetic (hysteresis cycle) and micro magnetic (Barkhausen noise. . . ). At the same time, the changes in the microstructural state of the material have been studied, by observing the surface and the bulk of the material via optical and electron microscopy. We noticed the rapid formation of dislocation cells, and simultaneously the apparition on the surface of marked slip bands, in which the initiation of micro cracks is easier. Damage appeared slightly after the midlife of the sample. AU the measured parameters show sensitivity to the beginning and end of the life of the material, but only the analysis of the Barkhausen noise allows to detect the damage phase. To complete this work, a method of magneto-mechanical characterization has been put in place, in order to have a wider knowledge of the influence of internal stresses. The evolution of the internal stresses measured at zero load after straining to different points in a fatigue cycle has been more thoroughly studied, as has the influence of these stresses on the micro magnetic measurements. The latter appear sensitive not only to the sign and value of the internal stresses but to their distribution within the material. Through these different approaches, the sensitivity to damage of Barkhausen noise is attributable to a detection of the evolution of internal stresses, especially after micro cracking of the material.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (208 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(2048)
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.