Que sont les contraintes résiduelles?
Les contraintes résiduelles sont des contraintes situées à l’intérieur des matériaux, même sans forces extérieures et avec des températures constantes et uniformes.
Ces contraintes, aussi bien que les contraintes d’exercice, comportent des variations dans la stabilité du système en modifiant à la fois dimension, résistance à la fatigue et à la rupture. Les contraintes résiduelles, qui se développent normalement dans le composant pendant les processus de fabrication et d’usinage, peuvent se combiner avec les charges d’exercice, en accélérant la vitesse d’augmentation des défauts et en portant à la rupture prématurée et souvent catastrophique de la partie.
Demande De Renseignements
LES CAUSES DE LA MANIFESTATION DES CONTRAINTES RESIDUELLES
Les causes qui mènent à la manifestations des contraintes résiduelles sont généralement divisées en trois macro-catégories qui ont en commun des caractéristiques particulières:
- Contraintes résiduelles d’origine mécanique
- Contraintes résiduelles d’origine thermique
- Contraintes résiduelles causées par la transformation de phase.
Dans tous les cas les contraintes résiduelles peuvent être de traction ou de compression; celles de compression sont en certains cas bénéfiques et sont ajoutées intentionnellement dans les composants mécaniques avant d’appliquer les charges d’exercice. Le cas le plus commun est le traitement de grenaillage de précontrainte (shot peening)
Dans la pratique, les évènements les plus communs qui comportent des contraintes résiduelles sont:
- façonnages mécaniques
- procès de forgeage et de soudure
- non uniformité de la température dans le volume du métal dans les phases de fusion ou de refroidissement
- réchauffement des matériaux pendant les traitements thermiques
- densité non uniforme du matériel due par exemple aux procédé de trempe des métaux
L‘IMPORTANCE DE L’ANALYSE DES CONTRAINTES RESIDUELLES
L’analyse des contraintes résiduelles assume un rôle important et fondamental dans les phases de projet mécanique, car uniquement à travers le relevé qualitatif et quantitatif de ces forces il est possible de déterminer quels sont les processus les plus indiqués à l’ usinage de pièces, quelle est la quantité optimale de matériel à utiliser pour leur réalisation ou quelle est leur forme particulière, de façon à prévoir et éviter de mauvais fonctionnements et ruptures.
MODALITE DE RELEVE DES CONTRAINTES RESIDUELLES
Une des modalités non destructives de relevé des contraintes résiduelles qui est la plus efficace en termes de coût, soin et versatilité, est celle de la «méthode du trou». En faisant un trou de dimensions dans l’ordre de 1,8mm x 2mm on induit une variation de l’état de la contrainte qui comporte un changement et une redistribution des contraintes à l’intérieur de la structure. Ce changement peut être mesuré à travers une rosette à 3 grilles de mesure, en acquérant et en traitant les données de façon à obtenir la mesure de la contrainte residuelle.
PHASES DU PROCESSUS DE MESURE DES CONTRAINTES RESIDUELLES
En bref, les phases du procédé qui permettent de relever les contraintes résiduelles à l’intérieur du matériel sont:
- application d’ une rosette à 3 grilles de mesure
- exécution d’un trou, passant ou borgne, centré avec la rosette
- mesure des déformations produites par la relaxation des contraintes résiduelles,
- calcul des contraintes résiduelles au moyen de l’élaboration des déformations mesurées.
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