Rupture de fatigue des matériaux métalliques. © S.Deschanel, W. Ben Rhouma, J.Weiss

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

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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Véronique Magnin

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