FCTM Esope

S4.5 - Détection et caractérisation d’un amas de porosités par méthode non destructive ultrasonore en vue d’un calcul de durée de vie en fatigue

Oct 6, 2021 | 2:30 PM - 3:00 PM

Le Montage

Description

Les calculs de durée de vie d’un équipement dans lequel un amas de porosités aurait été détecté par une méthode d’évaluation non destructive reposent de manière usuelle sur l’hypothèse d’une discontinuité qui enveloppe l’amas réel. De fait, ces calculs s’avèrent conservatifs et la tenue effective en service de l’équipement est en réalité bien plus importante que la prédiction. L’objectif de cette thèse est double puisqu’il s’agit, dans un premier temps, de déterminer par une méthode non destructive ultrasonore les caractéristiques géométriques d’un amas de porosités qui serviront, dans un second temps, de données d’entrée pour un calcul réaliste de la durée de vie en fatigue de l’équipement incriminé. Pour cela, afin de répondre à certaines contraintes industrielles, une technique d’imagerie ultrasonore haute résolution a été retenue. La technique FMC/TFM permet d’obtenir une image intéressante des amas de porosités quand les techniques conventionnelles n’en permettent pas la détection, ou alors de manière indirecte, ou au mieux ne montrent qu’une augmentation locale du bruit. On s’intéresse alors aux effets de la diffusion multiple (interaction onde-défaut) en comparaison avec la diffusion simple considérée usuellement. En effet, les interactions entre les différents pores de l’amas sont importantes et rendent la caractérisation compliquée. Un modèle de simulation des interactions de l’onde ultrasonore avec réflexions multiples entre les discontinuités a été développé. Les résultats ainsi simulés pour des amas théoriques sont très réalistes par rapport aux résultats expérimentaux obtenus sur des éprouvettes contenant ces mêmes amas. L’ensemble de ces essais a permis de visualiser les effets de la diffusion multiple et une première approche pour déterminer le nombre, la position et la taille des pores par inversion d’image a permis de fournir des données pour la mécanique de la rupture en fatigue. Ainsi, les éprouvettes utilisées en CND ont été sollicitées en fatigue afin d’étudier les paramètres des amas de porosités qui influent prioritairement sur la tenue en fatigue. En outre, une démarche de calcul de durée de vie a été mise en œuvre à l’aide du logiciel Z-cracks en considérant les résultats issus du CND. Les résultats obtenus par calculs montrent alors une diminution de l’écart entre la durée de vie estimée et le nombre de cycles à rupture obtenu expérimentalement, ce qui constitue une amélioration notable par rapport à l’hypothèse initiale d’une discontinuité enveloppant l’amas.

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