Des travaux sur les fissures de fatigue des matériaux devraient améliorer les contrôles dans l’industrie

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Un consortium* de chercheurs français, dont des chercheurs grenoblois de l’Institut des sciences de la Terre (ISTerre), a mesuré des signaux acoustiques spécifiques à la propagation des fissures de fatigue au sein de matériaux métalliques. Une découverte publiée le 20 octobre 2017 dans la revue Scientific Reports.

 

 

Les signaux acoustiques spécifiques à la propagation des fissures de fatigue au sein de matériaux métalliques ont été pour la première fois mesurés. Des travaux auxquels ont participé les chercheurs grenoblois de l’Institut des sciences de la Terre, publiés le 20 octobre 2017** dans la revue Scientific Reports, qui ouvrent la voie à de nouveaux outils de contrôle non destructifs et plus performants pour l’industrie.

 

 

Un repérage plus précoce de la fatigue des matériaux

 

La moitié des ruptures mécaniques des systèmes industriels est due à des ruptures de fatigue. Leur origine ? L’effet cumulatif de sollicitations mécaniques cycliques. Le travail s’opère au long cours par la propagation de fissures particulièrement difficiles à déceler car elles n’entraînent pas de modification apparente des propriétés des matériaux.

 

A gauche : une micrographie MEB d’un faciès de rupture mettant en évidence les stries de fatigue que le front de fissure a laissé suite à son avancement dans le matériau d’un cycle à l’autre. A droite : les formes d'ondes des signaux acoustiques (quasi identiques) correspondant. © S.Deschanel, W. Ben Rhouma, J.Weiss

À gauche : une micrographie MEB d’un faciès de rupture mettant en évidence les stries de fatigue que le front de fissure a laissées suite à son avancement dans le matériau d’un cycle à l’autre. À droite : les formes d’ondes des signaux acoustiques (quasi identiques) correspondants. © S. Deschanel, W. Ben Rhouma, J. Weiss

 

Alors que, jusqu’ici, les seuls outils d’analyse globale de la matière permettaient la détection des faiblesses des matériaux métalliques au stade avancé des microfissures, les chercheurs espèrent désormais anticiper grâce à la mesure des ondes émises à chaque cycle de charge (ou sollicitations mécaniques). Ces microséismes aujourd’hui détectables sont en effet considérés par les chercheurs comme des signaux précoces et fiables de la fatigue des matériaux.

 

 

VM

 

 

* Les laboratoires ayant participé à cette étude sont l’Institut des sciences de la Terre – ISTerre (CNRS/Université Savoie Mont Blanc/IRD/IFSTTAR/Université Grenoble-Alpes) et le laboratoire Matériaux : ingénierie et science – MATEIS (CNRS/ Université Claude Bernard/ Insa Lyon)

 

** Acoustic emission multiplets as early warnings of fatigue failure in metallic materials. Stéphanie Deschanel, Wafa Ben Rhouma, Jérôme Weiss. Le 20 octobre 2017, Scientific Reports. DOI : 10.1038/s41598-017-13226-1

 

 

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