Plan de la présentation:

(1)

Caractérisation et modélisation Caractérisation et modélisation de la dégradation des propriétés de la dégradation des propriétés fonctionnelles des AMF soumis à fonctionnelles des AMF soumis à

un chargement cyclique un chargement cyclique

Alexandre Paradis

Alexandre Paradis 11

Présentation du projet Présentation du projet

d’expérimentation dans le cadre du d’expérimentation dans le cadre du

cours MTH6301

cours MTH6301--PolytechniquesPolytechniques Automne 2006

Automne 2006

Plan de la présentation:

Ø

Ø Description sommaire du processus (objectifs, Description sommaire du processus (objectifs, variables de réponses et techniques de

variables de réponses et techniques de mesures)

mesures)

Ø

Ø Facteurs étudiés ( contrôlés et nonFacteurs étudiés ( contrôlés et non--contrôlés)contrôlés)

Ø

Ø Type de plan ( choix, répétitions, blocage )Type de plan ( choix, répétitions, blocage )

Ø

Ø Justification du type de planJustification du type de plan

Ø

Ø Prédiction…Prédiction…

Ø

Ø Méthode d’exécution des essais, échéancier et Méthode d’exécution des essais, échéancier et budget

budget

Ø

Ø ValidationValidation

(2)

Description sommaire du processus 1/2 Description sommaire du processus 1/2

Ø

Ø Étude de l’influence du chargement cyclique sur Étude de l’influence du chargement cyclique sur des échantillons d’Alliage à Mémoire de Forme.

des échantillons d’Alliage à Mémoire de Forme.

Ø

Ø Tests de traction (cycles) sur des fils de TiNi Tests de traction (cycles) sur des fils de TiNi (2mm de diamètre)

(2mm de diamètre)

Alexandre Paradis

(2mm de diamètre) (2mm de diamètre)

Ø

Ø Recherche de déformation de la courbe Recherche de déformation de la courbe CONTRAINTE

CONTRAINTE--DÉFORMATION avec DÉFORMATION avec l’augmentation du nombre de cycles l’augmentation du nombre de cycles

Ø

Ø Recherche l’apparition de fatigue (dislocations, Recherche l’apparition de fatigue (dislocations, plasticité rémanente, …)

plasticité rémanente, …)

Description sommaire du processus Description sommaire du processus

2/2 2/2

Ø

Qu’est Qu’est--ce qu’un alliage à mémoire de forme? ce qu’un alliage à mémoire de forme?

•Un AMF est un alliage déformable qui reprend sa forme sous l’effet de la chaleur.

•Il s’agit d’un alliage ayant une transition de phase à l’état solide

•Il s’agit d’un alliage ayant une transition de phase à l’état solide ( forme austénite à la forme martensite).

•Un état particulier de ce type d’alliage est la superélasticité.

•La superélasticité est la propriété des AMF de supporter une

(3)

Alexandre Paradis

Objectif:

Ø

Le Le but but principal principal est est de de trouver trouver une une modélisation

modélisation adéquate adéquate permettant permettant de de prédire

prédire le le comportement comportement de de l’alliage l’alliage Titane

Titane--Nickel Nickel soumis soumis à à un un chargement chargement Titane

Titane--Nickel Nickel soumis soumis à à un un chargement chargement cyclique

cyclique.. Ceci Ceci permettrait permettrait le le développement

développement de de produit produit à à base base de de Ti Ti--Ni Ni pouvant

pouvant être être soumis soumis à à de de fortes fortes déformations

déformations répétitives répétitives..

(4)

Variables de réponses:

Ø

Ø Rapport du nombre de craque (# de craque initiale Rapport du nombre de craque (# de craque initiale à la surface de l’échantillon dans une région

à la surface de l’échantillon dans une région précisé, sur le nombre de craque finale dans la précisé, sur le nombre de craque finale dans la même région)

même région)

Ø

Ø Élongation résiduelle (d’après la courbe contrainte Élongation résiduelle (d’après la courbe contrainte

Alexandre Paradis

Ø

Ø Élongation résiduelle (d’après la courbe contrainte Élongation résiduelle (d’après la courbe contrainte déformation).

déformation).

Ø

Ø Pourcentage de martensite résiduel (analyse par Pourcentage de martensite résiduel (analyse par diffraction des rayons X ou par microscope

diffraction des rayons X ou par microscope électronique à balayage)

électronique à balayage)

Facteurs influent:

Il y a de nombreux facteurs pouvant potentiellement Il y a de nombreux facteurs pouvant potentiellement

agir sur la fatigue d’un alliage:

Température

Température ambiante,ambiante, compositioncomposition chimique,chimique, nombre

nombre dede cyclescycles dede l’essai,l’essai, tensiontension exercée,exercée, nombre

nombre dede cyclescycles dede l’essai,l’essai, tensiontension exercée,exercée, élongation

élongation maximalemaximale atteinte,atteinte, duréedurée d’und’un cyclecycle (vitesse

(vitesse d’élongation),d’élongation), géométriegéométrie dede l’échantillon,l’échantillon, traitement

traitement thermique,thermique, grosseurgrosseur dede grains,grains, défautsdéfauts initiaux,

initiaux, oxydationoxydation dede lala surfacesurface..

(5)

Facteurs Contrôlés:

Ø

Ø Nombre de cycles: de 1 à 1000 ! Nombre de cycles: de 1 à 1000 ! Modalités choisies: 1

Modalités choisies: 1-- 2020-- 100100

Ø

Ø Vitesse d’élongation: de 0 Hz à 4 Hz Vitesse d’élongation: de 0 Hz à 4 Hz (idéalement)

(idéalement) Modalités: 0,25 Modalités: 0,25 -- 1,5 1,5 –– 33

Ø

Ø Tension exercée (Contrainte): de 600 à 800 Tension exercée (Contrainte): de 600 à 800

Alexandre Paradis

Ø

Ø Tension exercée (Contrainte): de 600 à 800 Tension exercée (Contrainte): de 600 à 800 MPa

MPa Modalités: 600 , 700 et 800 MpaModalités: 600 , 700 et 800 Mpa

Ø

Ø Température des essaies:Température des essaies:

Modalités: 23, 30 et 37ºC Modalités: 23, 30 et 37ºC

Facteurs contrôlés FIXES: géométrie, traitement Facteurs contrôlés FIXES: géométrie, traitement

thermique thermique

Facteurs non

Facteurs non--contrôlés: contrôlés:

Ø

Composition chimique exacte: Composition chimique exacte:

Supposé être 50%

Supposé être 50%--50% 50%

Ø

Grosseur de grains Grosseur de grains

Ø

Oxydation de surface Oxydation de surface

Ø

Oxydation de surface Oxydation de surface

Ø

Défauts cristallins initiaux: Défauts cristallins initiaux:

Dislocations Dislocations

Lacune, défaut interstitiel

(6)

Type de plan choisi Type de plan choisi

Ø

Ø Plan factoriel fractionnaire :Plan factoriel fractionnaire : 3

3⁴^4--1¹ qui implique 27 essais, plus 4 essais au qui implique 27 essais, plus 4 essais au centre. (30ºC,1 Hz,700MPa, 20cycles)

centre. (30ºC,1 Hz,700MPa, 20cycles)

Ø

Ø Essais pour obtenir une idée globale du Essais pour obtenir une idée globale du

Alexandre Paradis

Ø

Ø Essais pour obtenir une idée globale du Essais pour obtenir une idée globale du processus

processus

Ø

Ø Blocage: Aucun blocage ( 1 opérateur, 1 Blocage: Aucun blocage ( 1 opérateur, 1 fournisseur de pièces, 1 géométrie)

fournisseur de pièces, 1 géométrie)

Mais possibilités de blocs pour de futurs Mais possibilités de blocs pour de futurs tests.

tests.

Plan potentiel:

Ø

Plan CCD (5 modalités par facteurs) pour Plan CCD (5 modalités par facteurs) pour avoir une bonne modélisation d’ordre 2 du avoir une bonne modélisation d’ordre 2 du phénomène.

phénomène.

Ø

Ce n’est pas un processus d’optimisation, Ce n’est pas un processus d’optimisation,

Ø

Ce n’est pas un processus d’optimisation, Ce n’est pas un processus d’optimisation, ni de nominalisation.

ni de nominalisation.

Ø

Pour ces deux types de plans, les effets Pour ces deux types de plans, les effets d’interactions sont prévus important.

d’interactions sont prévus important.

(7)

Prédiction:

Selon toutes vraisemblances, facteurs importants:

1 1-- # de cycles # de cycles 2

2-- contrainte contrainte

Alexandre Paradis

2 2-- contrainte contrainte 3

3-- 1 + 2 1 + 2 4

4-- fréquence fréquence--température température

Exécution des essais:

Ø

Ø Plan factoriel complet randomisé.Plan factoriel complet randomisé.

Ø

Ø Mesure inMesure in--situ (élongation)situ (élongation)

Ø

Ø Mesures microscopiquesMesures microscopiques

Ø

Ø Analyse statistiqueAnalyse statistiqueAnalyse statistiqueAnalyse statistique

Ø

Ø Test des résidusTest des résidus

Ø

Ø EFFETS IMPORTANTS et COEFFICIENTS EFFETS IMPORTANTS et COEFFICIENTS

Ø

Ø Consistant avec les modèles proposés dans la Consistant avec les modèles proposés dans la littérature?

littérature?

Ø

Ø Plan plus centré sur zone d’intérêtPlan plus centré sur zone d’intérêt

(8)

Échéancier, budget et validation Échéancier, budget et validation

Ø

Un mois d’essais (incluant la microscopie) Un mois d’essais (incluant la microscopie)

Ø

Coût par essai fonction du temps de Coût par essai fonction du temps de l’essai et du coût de la pièce (pas une l’essai et du coût de la pièce (pas une contrainte)

contrainte)

Alexandre Paradis

contrainte) contrainte)

Ø

Prévoir des tests dans les valeurs autres Prévoir des tests dans les valeurs autres que le domaine expérimentale.

que le domaine expérimentale.

Conclusion Conclusion

Ø

Plan efficace ( $$ , temps, utilité ) Plan efficace ( $$ , temps, utilité )

Ø

Plan de la présentation:

Caractérisation et modélisation Caractérisation et modélisation de la dégradation des propriétés de la dégradation des propriétés fonctionnelles des AMF soumis à fonctionnelles des AMF soumis à

un chargement cyclique un chargement cyclique

Plan de la présentation:

Plan de la présentation:

Description sommaire du processus 1/2 Description sommaire du processus 1/2

Description sommaire du processus Description sommaire du processus

2/2 2/2

Qu’est Qu’est--ce qu’un alliage à mémoire de forme? ce qu’un alliage à mémoire de forme?

Objectif:

Objectif:

Le Le but but principal principal est est de de trouver trouver une une modélisation

modélisation adéquate adéquate permettant permettant de de prédire

prédire le le comportement comportement de de l’alliage l’alliage Titane

Titane--Nickel Nickel soumis soumis à à un un chargement chargement Titane

Titane--Nickel Nickel soumis soumis à à un un chargement chargement cyclique

cyclique.. Ceci Ceci permettrait permettrait le le développement

développement de de produit produit à à base base de de Ti Ti--Ni Ni pouvant

pouvant être être soumis soumis à à de de fortes fortes déformations

déformations répétitives répétitives..

Variables de réponses:

Variables de réponses:

Facteurs influent:

Facteurs influent:

Facteurs Contrôlés:

Facteurs Contrôlés:

Facteurs non

Facteurs non--contrôlés: contrôlés:

Composition chimique exacte: Composition chimique exacte:

Supposé être 50%

Supposé être 50%--50% 50%

Grosseur de grains Grosseur de grains

Oxydation de surface Oxydation de surface

Oxydation de surface Oxydation de surface

Défauts cristallins initiaux: Défauts cristallins initiaux:

Dislocations Dislocations

Lacune, défaut interstitiel

Lacune, défaut interstitiel

Type de plan choisi Type de plan choisi

Plan potentiel:

Plan potentiel:

Plan CCD (5 modalités par facteurs) pour Plan CCD (5 modalités par facteurs) pour avoir une bonne modélisation d’ordre 2 du avoir une bonne modélisation d’ordre 2 du phénomène.

phénomène.

Ce n’est pas un processus d’optimisation, Ce n’est pas un processus d’optimisation,

Ce n’est pas un processus d’optimisation, Ce n’est pas un processus d’optimisation, ni de nominalisation.

ni de nominalisation.

Pour ces deux types de plans, les effets Pour ces deux types de plans, les effets d’interactions sont prévus important.

d’interactions sont prévus important.

Prédiction:

Prédiction:

1

1-- # de cycles # de cycles 2

2-- contrainte contrainte

2

2-- contrainte contrainte 3

3-- 1 + 2 1 + 2 4

4-- fréquence fréquence--température température

Exécution des essais:

Exécution des essais:

Échéancier, budget et validation Échéancier, budget et validation

Un mois d’essais (incluant la microscopie) Un mois d’essais (incluant la microscopie)

Coût par essai fonction du temps de Coût par essai fonction du temps de l’essai et du coût de la pièce (pas une l’essai et du coût de la pièce (pas une contrainte)

contrainte)

contrainte) contrainte)

Prévoir des tests dans les valeurs autres Prévoir des tests dans les valeurs autres que le domaine expérimentale.

que le domaine expérimentale.

Conclusion Conclusion

Plan efficace ( $$ , temps, utilité ) Plan efficace ( $$ , temps, utilité )

Applications Applications