Évaluation des contraintes internes par méthode ultrasonore dans les pièces plastiques injectées

par Dawei Jia

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Marie-France Lacrampe et de Claude Robin.

Soutenue le 15-12-2009

à Lille 1 .


  • Résumé

    Les propriétés mécaniques et la précision dimensionnelle des pièces plastiques injectées sont liées au niveau des contraintes résiduelles induites par leur mise en œuvre. Cette étude montre le potentiel de la méthode ultrasonore basée sur l’effet acoustoélastique afin d’évaluer les contraintes internes dans les plaques injectées en polymère amorphe avec l’onde Lcr. Dans un premier temps, des capteurs spécifiques ont pu être réalisés à partir de leur analyse fonctionnelle et grâce à l’optimisation de certains paramètres (champ ultrasonore, angle d'incidence, distance émetteur-récepteur). Ceci a permis de déterminer les coefficients acoustoélastiques K33 et K11, ainsi que le coefficient P traduisant l’influence de la température sur la vitesse de propagation de l’onde longitudinale dans les matériaux étudiés. Ces paramètres ont permis de valider la méthode ultrasonore sur des plaques partiellement relaxées en PC et PS, en utilisant un système C-Scan afin d’évaluer les contraintes moyennes dans l’épaisseur, et ensuite avec l’onde Lcr afin de déterminer les contraintes surfaciques. La validation a été obtenue en comparant les résultats avec ceux de la méthode de photoélasticimétrie. La faible épaisseur des plaques (3 mm) nuit à la précision des mesures de cartographie de vitesse dans l’épaisseur. Celle-ci s’améliore nettement lorsqu’on utilise l’onde Lcr (Ds » ±2 MPa), ce qui nous a incités à utiliser ce type d’onde. La dernière partie de l’étude concerne la détermination des contraintes après fabrication de nouvelles plaques, et celle de profil de contrainte dans des épaisseurs différentes en changeant la fréquence de l’onde Lcr.

  • Titre traduit

    Evaluation of residual stresses by ultrasonic methed in injection-moulded plastic parts


  • Résumé

    The mechanical properties and the dimensional precision of the injection molded polymer parts are influenced by the process-induced residual stresses. This study shows the potential of the ultrasonic method based acoustoelastic effect to evaluate the residual stresses in amorphous polymer plates with Lcr waves. Firstly, special holding fixtures were designed according to their function analyses and the optimization of some parameters (ultrasonic field, incidence angle and emitter-receiver distance). They were used to determine the acoustoelastic coefficients K33 and K11, as well as the coefficient P corresponding to the temperature effect on the longitudinal wave velocity in studied materials. Then ultrasonic measurements were applied to partially relaxed PC and PS plates, through C-Scan system to evaluate average stresses across plate thickness, and Lcr waves to evaluate the surface stress. The measurement reliability was validated by comparing the results with those of the photoelasticity. The poor plate thickness (3 mm) affects the measure accuracy of the speed scanning, while it is improved a lot by using Lcr waves (Ds » ±2 MPa), so we turn to the latter only. The last part of the study concerns the determination of the stresses after manufacturing of new plates and that of stress profile in different thicknesses by changing the frequency of the wave Lcr.

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