Mesure des contraintes résiduelles par la méthode du Contour
Cartographie complète des contraintes résiduelles
La méthode du contour est une technique expérimentale de mesure qui permet d’obtenir la caractérisation complète des contraintes résiduelles en profondeur d’une pièce sur toute une section.
Créée dans les années 2000 [1], elle est l’objet de nombreuses validations et a montré ses preuves pour mesurer de nombreux procédés.
Plus d’informations disponibles sur le site officiel : Contour Method – LANL.
Son principal avantage est la possibilité d’obtenir une cartographie 2D des contraintes résiduelles longitudinales. Les autres méthodes de mesure des contraintes résiduelles, comme la méthode du trou incrémental, la méthode du trou profond, ne permettent que d’obtenir un profil de contraintes résiduelles.
Contraintes résiduelles dans les procédés mecaniques et métallurgiques : forge, fabrication additive, soudage, traitements thermiques, …
La méthode est particulièrement adaptée aux enjeux contemporains de mise en forme des matériaux : Fabrication additive des pièces métalliques, Soudage par friction malaxage (FSW).
Elle permet de donner une masse d’information des contraintes résiduelles en profondeur de pièces utilisables comme référence pour les simulations numériques.
La méthode permet de réaliser de nombreuses études de reproductibilité ou de comparaisons entre différents procédés afin d’obtenir le procédé optimal en fonction des contraintes résiduelles mesurées.
Son coût et ses délais sont avantageux par rapport aux autres méthodes vis-à-vis de la masse d’information collectée.
La possibilité de mesures vis-à-vis de la géométrie (complexité de la forme, grandes tailles) est très variée (aucune dimension géométrique maximale théorique, seulement une limite des appareils de découpe et de mesure).
Principe de la méthode du contour
Basée sur le principe de superposition de Bueckner [1], la méthode se déroule en plusieurs étapes (voir le détail de la méthode avec illustrations). Ces étapes sont :
- Couper la pièce en deux parties au niveau du plan d’intérêt.
- Mesurer les déformations issues de la relaxation des contraintes résiduelles sur le plan de découpe.
- Traiter les données pour filtrer le bruit et faciliter la simulation par éléments finis (EF).
- Les contraintes virtuelles nécessaires pour “remettre” les surfaces déformées dans leur forme d’origine sont calculées.
Les résultats obtenus après l’application du protocole sont la distribution initiale des contraintes résiduelles longitudinales au plan de découpe.
[1] Prime, MB. “The Contour Method: Simple 2-D Mapping of Residual Stresses.” Proceedings of the ASME 2000 International Mechanical Engineering Congress and Exposition. Recent Advances in Solids and Structures. Orlando, Florida, USA. November 5–10, 2000. pp. 121-127. ASME.
Le lien suivant permet de voir en détails la méthode étapes par étapes depuis la découpe jusqu’à l’obtention des résultats (Voir le détail de la méthode avec illustrations).
Une prestation de mesure de la société Mat-In-Méca
Depuis 2019, Mat-In-Méca propose en France la méthode du Contour et accompagne de nombreux industriels et partenaires académiques français. Une présentation plus détaillée de l’équipe Mat-In-Méca, de son savoir-faire est disponible ici.
Parmi les nombreuses études réalisées par le laboratoire, certaines ont été utilisées pour réaliser des publications scientifiques. Certaines de ces études sont présentées dans les applications.
