CHAPITRE 5 - MÉTHODES D’ANALYSE DE L’INGÉNIEUR DES SURFACES
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3.2. Mesure des contraintes superficielles
Dans le chapitre 2, nous avons indiqué qu’il existe trois ordres de contraintes dans
les matériaux cristallins :
les contraintes du premier ordre, ou macrocontraintes notées or, qui affectent plusieurs grains du métal et correspondent à une valeur moyenne pour
ces grains ;
les contraintes du deuxième ordre, ou microcontraintes homogènes notées
orl, qui correspondent aux contraintes moyennes pour chaque grain :
les contraintes du troisième ordre, ou microcontraintes hétérogènes notées
drr, qui correspondent aux fluctuations à l’intérieur des grains.
Trois familles de méthodes distinctes servent à mesurer les contraintes
la relaxation mécanique : en enlevant de la matière sur une pièce possédant
des contraintes superficielles, on rompt l’équilibre de ces contraintes : cet équilibre se rétablit au prix dune nouvelle répartition des contraintes qui engendre
des déformations des parties non modifiées. On mesure ces déformations à
l’aide de jauges de déformation, de vernis craquelants ou directement (flèche
dun barreau par exemple). Ces méthodes sont connues sous différentes
variantes : méthode de Sachs, méthode de la flèche, méthode du trou ...
la deformation homogène du reseau cristallin : on mesure, par diffraction
de rayons X ou de neutrons, la variation des paramètres du réseau afin d e n
déduire les contraintes par application des lois de l’élasticité ;
les effets physiques : les contraintes peuvent modifier certaines propriétés
physiques des matériaux.
Le tableau 5.111 résume les principales méthodes de mesure(7J.
Dans ce qui suit, nous nous limiterons aux méthodes de mesure basées sur
superficielles :
l’emploi des rayons XI8) à (12).
(7) Macherauch E. et Kloos K.H., Residual stresses in science and technology, E. Macherauch
et V. Hauk, Eds. (DGM, 1987), pp. 3-26.
(8) Castex L., Lebrun J.L., Maeder G. et Sprauel J.M., Mesures de contraintes résiduelles
par diffraction X, Pub. Sci. Tech. 22 (ENSAM, Paris, 1981).
(9) Saint-Étienne A., Lecroisey F. et Miege B., La mesure des contraintes résiduelles,
méthode de détermination par rayons X, Mérn. Tech. CETIM 33 (1978).
(10) Maeder G. et Lebrun J.L., Mesures de contraintes, Méthodes usuelles de caractérisation des surfaces, D. David et R. Caplain, Eds. (Eyrolles, Paris, 19881, pp. 251-269.
( i l ) Broll N. et Krier J., Méthodes auancées en dlîfraction X , applications industrielles
(Formation continue ENSAIS-ULP, 1996).
(12) Analyse d e s contraintes résiduelles par dflraction d e s rayons X et des neutrons,
Colloque de métallurgie, Saclay, 7 avril 1994, A. Lodini et M. Perrin, Eds. (Édition CEA,
Saclay, 1996).
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3.2. Mesure des contraintes superficielles
Dans le chapitre 2, nous avons indiqué qu’il existe trois ordres de contraintes dans
les matériaux cristallins :
les contraintes du premier ordre, ou macrocontraintes notées or, qui affectent plusieurs grains du métal et correspondent à une valeur moyenne pour
ces grains ;
les contraintes du deuxième ordre, ou microcontraintes homogènes notées
orl, qui correspondent aux contraintes moyennes pour chaque grain :
les contraintes du troisième ordre, ou microcontraintes hétérogènes notées
drr, qui correspondent aux fluctuations à l’intérieur des grains.
Trois familles de méthodes distinctes servent à mesurer les contraintes
la relaxation mécanique : en enlevant de la matière sur une pièce possédant
des contraintes superficielles, on rompt l’équilibre de ces contraintes : cet équilibre se rétablit au prix dune nouvelle répartition des contraintes qui engendre
des déformations des parties non modifiées. On mesure ces déformations à
l’aide de jauges de déformation, de vernis craquelants ou directement (flèche
dun barreau par exemple). Ces méthodes sont connues sous différentes
variantes : méthode de Sachs, méthode de la flèche, méthode du trou ...
la deformation homogène du reseau cristallin : on mesure, par diffraction
de rayons X ou de neutrons, la variation des paramètres du réseau afin d e n
déduire les contraintes par application des lois de l’élasticité ;
les effets physiques : les contraintes peuvent modifier certaines propriétés
physiques des matériaux.
Le tableau 5.111 résume les principales méthodes de mesure(7J.
Dans ce qui suit, nous nous limiterons aux méthodes de mesure basées sur
superficielles :
l’emploi des rayons XI8) à (12).
(7) Macherauch E. et Kloos K.H., Residual stresses in science and technology, E. Macherauch
et V. Hauk, Eds. (DGM, 1987), pp. 3-26.
(8) Castex L., Lebrun J.L., Maeder G. et Sprauel J.M., Mesures de contraintes résiduelles
par diffraction X, Pub. Sci. Tech. 22 (ENSAM, Paris, 1981).
(9) Saint-Étienne A., Lecroisey F. et Miege B., La mesure des contraintes résiduelles,
méthode de détermination par rayons X, Mérn. Tech. CETIM 33 (1978).
(10) Maeder G. et Lebrun J.L., Mesures de contraintes, Méthodes usuelles de caractérisation des surfaces, D. David et R. Caplain, Eds. (Eyrolles, Paris, 19881, pp. 251-269.
( i l ) Broll N. et Krier J., Méthodes auancées en dlîfraction X , applications industrielles
(Formation continue ENSAIS-ULP, 1996).
(12) Analyse d e s contraintes résiduelles par dflraction d e s rayons X et des neutrons,
Colloque de métallurgie, Saclay, 7 avril 1994, A. Lodini et M. Perrin, Eds. (Édition CEA,
Saclay, 1996).