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Méthodes avancées en contrôle non destructif ultrasonore pourla détection et le dimensionnement de fissures de fatigue*

Published online by Cambridge University Press:  11 May 2010

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Abstract

Les phénomènes de fatigue thermique ou mécanique de matériaux conduisent à l’altérationdes structures, allant jusqu’à la création de fissures. L’objectif du contrôle nondestructif (CND) est de détecter ces fissures et déterminer leurs dimensions, donnéespermettant de statuer sur leurs nocivités et l’endommagement de la structure. Parmi lesdifférentes méthodes de CND, les ultrasons offrent en outre un examen volumique del’ensemble de la structure, avec une mise en œuvre relativement aisée et non contraignanteen termes de sécurité et règlementation. L’interaction entre les ondes ultrasonores et lesdiscontinuités ou fissures présentes au sein de la structure conduit à des échos observésen réception, lesquels après interprétation permettent de dimensionner voire caractériserles défauts à l’origine de ces échos. Selon la nature de l’endommagement (fissure isoléeou réseau de défauts, par exemple dans le cas d’un faïençage thermique, fissure ouverte oupartiellement fermée) et la technique de contrôle utilisée, des phénomènes plus ou moinscomplexes sont mis en jeu : interaction entre une fissure et un réseau de faïençageproche, contacts partiels entre les faces de la fissure sous l’effet de contraintes … Cesphénomènes peuvent limiter les capacités de dimensionnement, voire même de détection desfissures. Dans cet article, différentes applications menées par le CEA LIST, dans ledomaine nucléaire, sont discutées. Ces techniques reposent sur l’utilisation de capteursmulti-éléments ultrasonres, permettant de maîtriser l’orientation et la focalisation dufaisceau ultrasonore rayonné dans la pièce, de façon à optimiser la détection et ledimensionnement de défauts. Différents défauts ont été étudiés : fissure de fatiguemécanique inspectée par ultrasons sous contrainte ou hors contrainte, fissure de fatiguethermique, en présence ou non d’un réseau de faïençage. Ces techniques sont optimisées àpartir des outils de simulation disponibles au sein de laplateforme logiciellemulti-techniques (ultrasons, courants de Foucault, radiographie) CIVA, permettant deprédire les résultats des inspections et ainsi de concevoir et/ou optimiser des techniquesde contrôle. Les performances de ces différentes techniques sont évaluéesexpérimentalement et confrontées aux simulations.

Type
Research Article
Copyright
© EDP Sciences

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References

Un ensemble d’articles liés à la modélisation du CND dans CIVA est accessible sur le site http://wwwciva.cea.fr
O. Dupond, P. Brédif, C. Poidevin, N. De Mathan, “Advanced Phased Array for Closed Crack Tip Diffraction”, Procedings of the 4th Int. Conf. on NDE in Relation to Structural Integrity for Nuclear and Pressurised components, edited by M. Bièth, J. Whittle, DG JRC Institute of Energy, London, UK, 2004, pp. 724-733
P. Brédif, O. Dupond, C. Poidevin, “Improvement of Crack Characterization using Phased Array Techniques”, Procedings of the 5th I Int. Conf. on NDE in Relation to Structural Integrity for Nuclear and Pressurised components, edited by M. Bièth, J. Whittle, DG JRC Institute of Energy, San Diego, USA, 2006, pp. 616-624
C. Poidevin, L. de Roumilly, G. Cattiaux, T. Sollier, “Simulation de la réponse ultrasonore de défauts réalistes dans CIVA”, Actes du congrès COFREND, Toulouse, 2008
N. Leymarie, P. Calmon, Th. Fouquet, A. Schumm, “A semi-analytical-FEM hybrid model for ultrasonic simulation of complicated wave-defect interactions”, Procedings of the 5th I Int. Conf. on NDE in Relation to Structural Integrity for Nuclear and Pressurised components, edited by M. Bièth, J. Whittle, DG JRC Institute of Energy, San Diego, USA, 2006, pp. 554-562