Analyse et simulation des contraintes résiduelles induites par des traitements mécaniques de précontrainte en grenaillage et choc laser : thèse pour le doctorat en sciences spécialité Mécanique et matériaux

par Iheb Chaieb

Thèse de doctorat en Mécanique et matériaux

Sous la direction de Alain Lodini.

Soutenue en 2004

à Reims .


  • Résumé

    Dans ce travail nous avons étudié le grenaillage et le choc laser (CL). La comparaison des profils expérimentaux de contraintes résiduelles et de largeurs intégrales issus des deux procédés a montré que le CL atteignait des profondeurs plus importantes avec des niveaux de contraintes résiduelles plus faibles donnant des gradients moins prononcés. Aussi, nous avons montré qu'il était possible d'appliquer le contro��le Almen au CL. L'étude de l'influence des paramètres du grenaillage par la méthode des éléments finis a montré que la vitesse d'impact prenait de l'importance avec la sensibilité des matériaux à la vitesse de déformation. L'étude des autres paramètres a montré un accord avec la bibliographie. A un autre niveau nous avons montré la forte influence du recouvrement des impacts sur l'homogénéité des contraintes et qu'il était possible, avec un positionnement de billes régulier, d'assurer une certaine homogénéité avec des taux de recouvrement inférieurs à 100 %. Puis nous avons développé une routine de distribution aléatoire de pressions de Hertz afin de simulé l'aspect statistique du grenaillage avec des résultats encourageants en termes de contraintes résiduelles, de déformations et de flèches. Concernant le CL, nous avons étudié l'influence du diamètre et de la pression d'impact ainsi que la présence du revêtement protecteur sur les états de contraintes résiduelles et de déformation. L'étude de la répétition des impacts a montré qu'il existe une saturation en déformation plastique, confirmant les résultats expérimentaux. Nous avons montré que le recouvrement d'impacts permettait d'homogénéiser l'état de déformation et de contrainte lorsque le taux de recouvrement est suffisamment important (50%)


  • Résumé

    In this work, we studied shot peening (SP) and laser shock processing (LSP). We compared experimental residual stress (RS) and pick width profiles issued from both processes. We noticed that LSP produces deeper profiles with lower RS level resulting in lower gradients. In addition, we showed that Almen control is applicable for LSP. The finite element simulation of SP parameters influences, exhibited the importance that takes the velocity of shots with material's sensibility to strain rates. Concerning the other parameters, the results agreed with bibliography. The influence of coverage rates on surface RS was studied and we showed the possibility of stabilizing the RS state with coverage rates inferior to 100%. We obtained this result with a regular distribution of impacts. In addition, we developed a random distribution routine of Hertz pressures that approached the real behaviour of shots in SP. The obtained results in terms of RS, strain and Almen intensity were encouraging. Concerning LPS, we studied the influence of the diameter and the pressure of impacts in addition to the presence of protective coating on RS and strain profiles. The results agreed with experience. Also, we studied the impact repetition which led to a saturation in strain, and thus in curvature. Finally, we demonstrated that a homogenous state of RS and strain is possible with relatively high coverage rates (up to 50%)

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Informations

  • Détails : 174 f.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Réf. bibliogr. en fin de chapitres

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  • Bibliothèque : Université de Reims Champagne-Ardenne. Bibliothèque universitaire. Bibliothèque Moulin de la Housse.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 04REIMS018
  • Bibliothèque : Université de Reims Champagne-Ardenne. Bibliothèque universitaire. Bibliothèque Moulin de la Housse.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 04REIMS018Bis
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