Mesure GOM Moyenne sur 24mm Extensomètre 0 5 10 15 20 25 30 35 −0.6 −0.55 −0.5 −0.45 −0.4 −0.35 z (mm) ε zz (%) Mesure GOM Moyenne sur 24mm Extensomètre Traction Compression
FIGURE 2.29 – D´eformation selon l’axe de l’´eprouvette en traction (σnom = 370MPa) et en
compression (σnom= −370MPa)
Un des objectifs de d´epart ´etait d’appliquer la m´ethode de corr´elation d’images sur les ´eprouvettes perfor´ees pour mesurer la d´eformation en zone de concentration de contraintes. Cela n’a pas pu ˆetre r´ealis´e car les mouchetis d´evelopp´es n’ont pas atteint une finesse suffisante pour permettre de mesurer une d´eformation au bord d’un trou de 0.4mm de diam`etre. Ce d´efaut pourra ˆetre palli´e par l’utilisation d’un pistolet `a peinture fonctionnant `a des pressions plus importantes et projetant ainsi des gouttelettes de peinture plus fines, o`u en diminuant la viscosit´e des peintures par l’ajout de solvant. Une autre solution est le d´epˆot d’un mouchetis par des techniques de lithographie [Scrivens et al., 2007, Moulart et al., 2007]. Ces techniques sont g´en´eralement utilis´ees afin de r´ealiser des micro-grilles pour la corr´elation d’images lors d’essais in-situ sous microscope ´electronique `a balayage. Notamment, Soula [Soula et al., 2009] utilise des micro-grilles d’oxyde d’Hafnium (H f O2) dont les lignes ont une ´epaisseur de 0.5µm pour des essais de fluage jusqu’`a 750◦C. Rupin [Rupin, 2007] a ´egalement utilis´e cette m´ethode mais pour des essais de traction jusqu’`a 1050◦C. Ces techniques de d´epˆot de mouchetis pourrait permettre de d´eposer un mouchetis au motif optimis´e en fonction de la taille de la zone `a ´etudier. Il reste cependant des difficult´es `a surmonter, comme le d´epˆot sur une surface courbe et l’utilisation sous air avec une cam´era ne pr´esentant pas le mˆeme contraste qu’un microscope ´electronique.
4.2 R´ealisation de mesures de d´eformation par extensom`etrie sans contact
Le syst`eme de corr´elation GOM dispose d’un mode≪extensom`etre virtuel≫, qui permet de suivre le d´eplacement de quatre points sur la surface en temps r´eel. Cela permet donc de r´ealiser une mesure de d´eformation sans contact. L’avantage par rapport `a un extensom`etre classique, est qu’il n’est pas n´ecessaire d’indenter la surface de l’´echantillon pour ´eviter un glissement des pointes. On ´evite ainsi de cr´eer une zone d’amorc¸age qui vient fausser l’essai.
Par ailleurs, le d´eplacement des points est disponible selon les trois axes. On a ainsi acc`es `a toutes les d´eformations, ce qui est impossible `a obtenir avec un unique extensom`etre. Par rapport au mode de mesure de champ, l’extensom`etre virtuel permet une mesure continue en quasi-temps r´eel de la d´eformation et peut donc ˆetre utilis´e en continu.
Sur la mˆeme ´eprouvette que pr´ec´edemment, l’extensom`etre virtuel est r´ealis´e en prenant deux points de la surface espac´es de 24mm (FIGURE 2.30), afin de comparer par rapport aux mesures d’un extensom`etre classique. Les deux points sont pris au centre de la bande de mou-chetis et align´es suivant l’axe de l’´eprouvette. Le tout est ´egalement r´ealis´e `a 950◦C.
∆l l0
Camera gauche
Camera droite
FIGURE2.30 – Vue des deux cam´eras en mode extensom`etre virtuel
Les mesures de l’extensom`etre virtuel sont compar´ees avec un extensom`etre classique pour diff´erents niveaux de chargement (FIGURE2.31). Pour des raisons d’encombrement, les deux mesures n’ont pas pu ˆetre r´ealis´ees en mˆeme temps. Les niveaux d’effort et le nombre de boucles contrainte-d´eformation r´ealis´e ´etant toutefois relativement faible, on estime que les premi`eres mesures par corr´elation d’images, n’ont pas d’influence sur les mesures avec l’ex-tensom`etre classique r´ealis´ees apr`es.
Sur ces mesures r´ealis´ees pour des contraintes nominales impos´ees de 160, 265 et 370MPa, les boucles des deux extensom`etres sont quasiment superpos´ees. On constate une tr`es l´eg`ere diff´erence sur la pente entre les deux extensom`etres, qui se traduit par une diff´erence de d´eformation maximale en traction (pourσ = 370 MPa) de 0.015%. Cet ´ecart semble dˆu `a une diff´erence entre la position des pointes de l’extensom`etre classique et l’extensom`etre virtuel. Les deux syst`emes mesurent donc une d´eformation moyenne sur des zones dont la temp´erature est l´eg`erement diff´erente, ce qui entraˆıne un faible ´ecart sur la d´eformation.
Il est `a noter qu’il existe un d´ephasage entre les signaux de l’extensom`etre virtuel et du signal d’effort `a cause du temps de calcul du syst`eme de corr´elation. Ce probl`eme est expliqu´e Annexe B2.
−0.6 −0.4 −0.2 0 0.2 0.4 0.6 −400 −300 −200 −100 0 100 200 300 400 ε (%) σ (MPa) DIC Extenso 160MPa 265MPa 370MPa
FIGURE 2.31 – Comparaison des mesures de d´eformation de l’extensom`etre virtuel avec un
extensom`etre classique
5 Synth`ese du Chapitre 2
Ce chapitre nous a permis de d´evelopper deux techniques exp´erimentales utiles aux essais de fatigue avec gradient thermique de paroi : la m´ethode du potentiel ´electrique et la corr´elation d’image. Pour la m´ethode du potentiel, le travail a consist´e `a d´evelopper une m´ethode de calibration par ´el´ements finis afin de relier la variation du potentiel `a une longueur de fissure sur une g´eom´etrie quelconque. Cette m´ethode a ´et´e mise en œuvre sur un cas simple et valid´ee par une solution analytique existante et des mesures optiques. Elle a ensuite ´et´e mise en œuvre dans un cas complexe et compar´ee par rapport `a des mesures optiques. Cette partie a montr´e que :
1. La calibration par ´el´ements finis est d’une pr´ecision ´equivalente, voire sup´erieure `a la solution analytique sur le cas des plaques monoperfor´ees.
2. Elle permet de prendre en compte des fissures tr`es courtes contrairement aux me-sures optiques de surface qui n´ecessitent que la fissure soit traversante.
3. La calibration par ´el´ements finis donne de bons r´esultats sous chargement com-plexe `a l’exception de la bifurcation de fissure qui entraˆıne une chute du potentiel me-sur´e. Bien que pour l’instant inexpliqu´ee, cette chute pourrait ˆetre li´ee `a la fermeture en pointe de fissure qu’il faudra prendre en compte dans les futures calibrations avec bifurcation.
Les d´eveloppements de la corr´elation d’images ont principalement consist´e `a ´etendre son utilisation aux hautes temp´eratures. Pour cela, une m´ethode de pr´evision du contraste a ´et´e
mise en place pour optimiser le choix des instruments et augmenter le contraste aux hautes temp´eratures. Le d´eveloppement exp´erimental de mouchetis haute temp´erature a aussi ´et´e men´e. Deux types de mouchetis ont ´et´e ´etudi´es, les mouchetis c´eramiques et les mouchetis `a base de peintures thermosensibles. Enfin, l’am´elioration du contraste et de la tenue du mou-chetis dans le temps nous a permis d’appliquer le syst`eme de corr´elation suivant deux modes possibles : la mesure de champ de d´eplacement et l’extensom´etrie sans contact sur ´eprouvette tubulaire lisse `a 950◦C. Nous avons pu conclure que :
4. La m´ethode de calcul du contraste permet l’optimisation du choix des syst`emes d’´eclairage, des capteurs et des filtres, afin d’augmenter le contraste `a chaud.
5. Les mouchetis `a base de peintures thermosensibles donnent un bon contraste et ont une bonne r´esistance aux cyclages thermiques. Ils peuvent donc servir d’alternative aux mou-chetis uniquement c´eramiques.
6. La mesure de champ de d´eformation et l’extensom´etrie sans contact peuvent maintenant ˆetre utilis´ees pour les essais sur ´eprouvettes tubulaires lisses.
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Evaluation des champs thermiques
Dans ce troisi`eme chapitre, nous cherchons `a calculer le champ thermique de l’´eprouvette tubulaire et tout particuli`erement le gradient thermique dans l’´epaisseur de la paroi. En plus de la m´ethode analytique 1D ´evoqu´ee au Chapitre 1, nous allons faire appel `a des m´ethodes num´eriques. Notamment, nous utiliserons un code industriel d´evelopp´e par la SNECMA, le code FLOW. Nous ferons ´egalement appel `a une m´ethode coupl´ee entre le code de m´ecanique des fluides CEDRE et le code de thermique solide de Z´eBuLoN. Afin de valider les calculs, nous r´ealiserons ´egalement des mesures de temp´erature sur ´eprouvette. Enfin, nous ´etudierons l’impact du chauffage par induction sur le gradient de temp´erature.
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1 R´ealisation de mesures de temp´erature sur ´eprouvette
Dans cette partie, des mesures de temp´erature seront r´ealis´ees sur ´eprouvettes tubulaires. Ces mesures serviront d’une part, `a alimenter les simulations thermiques pour reproduire le gradient longitudinal sur la surface externe et d’autre part `a valider les simulations thermiques r´ealis´ees par la suite, pour la mesure du gradient thermique radial dans la zone utile du tube.