Essais & Simulations n°110

Une fois que le trou est percé, il faut
remonter la lunette pour relever la valeur
exacte du diamètre du trou qui a été percé.
Les coefficients de sensibilité doivent alors
être corrigés en tenant compte de la valeur
exacte du diamètre du trou.
Ainsi, si le centrage est bon et si le diamètre
du trou est mesuré à quelques centièmes
de millimètre prés, alors il est possible d’obtenir
des valeurs de contraintes résiduelles
avec une incertitude relative inférieure ou
égale à 5% lorsque les contraintes résiduelles
à déterminer sont supérieures à 100
à 150 MPa.
Lorsque les erreurs de centrage et de
relevé du diamètre du trou se rapprochent
du 1/10 e de millimètres, cette incertitude
atteint voire dépasse 10%.
Conclusions :
Grâce aux développements récents effectués
d’une part au niveau de l’outillage de
mise en œuvre et d’autre part sur l’optimisation
des formes de rosettes spécifiques
de mesure de déformations, la
technique de détermination des contraintes
résiduelles par la méthode du trou est
utilisable industriellement sans difficulté
particulière et donne des résultats satisfaisants.
Il est maintenant possible de
maîtriser le centrage et le diamètre de
perçage des trous à quelques centièmes
de mm, ce qui permet d’avoir des valeurs
de contraintes résiduelles à +/- 5% (qualité
de mesure largement suffisante pour
prendre en compte correctement l’effet
des contraintes résiduelles).
L’exploitation des résultats de mesure
relevés au cours du perçage des trous
n’est plus une difficulté car elle est faite
automatiquement par des logiciels dédiés
simples.
La tendance à la réduction des diamètres
et des profondeurs perçage des trous
(fréquemment diamètres et profondeurs
de l’ordre de 2 mm), fait que, sur bon
nombre de pièces de l’industrie, ils ne sont
pas gênants par la suite et n’entraine pas
de rebut. C’est d’ailleurs pour cela que
cette méthode est souvent appelée
méthode semi destructive de détermination
des contraintes résiduelles ●
Il apparaît donc que les effets des erreurs
sur les mesures des déformations mécaniques
indiquées par les jauges restent
faibles par rapport aux effets des erreurs
liées au processus de perçage. Les incertitudes
sur les résultats proviennent essentiellement
du perçage.
Abstract
Blind hole drilling method is a residual
stress determination method largely used
in the industry. The basic principal of the
method is given first, resting on a simple
application case: the determination of a
uniform single axial stress pattern like
the one existing in a flat plate in tension.
This sketch clearly demonstrates, in a
pragmatic way, how the method works in
order to show to future users how to
adapt it as better as possible to their
future applications.
Then, the simplified presentation is enlarged
to the general case of biaxial stress
pattern of unknown directions. All mathematical
strains reduction relations
converting strains in stresses are given
and commented so that they can be used
or programmed easily.
Finally, main parts of the implementation
of the method are depicted, especially
the strain rosettes types and special
drilling machine tool. Special cares to
have good results are also emphasized. If
well applied, this method gives good
results in accordance with the needs.
Résumé
Dans l’industrie, la détermination des contraintes résiduelles se fait souvent en utilisant la
méthode du trou. Le principe de cette méthode est d’abord présenté sur la base d’un cas
simple d’application : la détermination d’un état de contrainte résiduelle uniforme et unidirectionnel
du type de l’état de contrainte existant dans une barre plate en traction simple.
Il est ainsi possible de se rendre compte de manière pragmatique comment fonctionne la
méthode afin d’être capable de l’appliquer à bon escient par la suite.
Ensuite, la présentation simplifiée est élargie au cas général des états bidirectionnels de
contraintes résiduelles de directions inconnues. Toutes les relations mathématiques permettant
de calculer les contraintes à partir des déformations mécaniques mesurées au cours
du perçage des trous sont données et commentées afin de pouvoir être utilisées ou programmées
facilement.
Enfin, les principaux aspects de la mise en œuvre de la méthode sont traités avec en
particulier les types de rosettes de jauges de déformations et l’outillage spécifique de
perçage à utiliser ainsi que les précautions à prendre. Il apparait que la qualité des résultats
obtenus est satisfaisante si la mise en œuvre est faite avec soin.
Références
Encyclopédie VISHAY d’analyse des contraintes par Jean Avril,
avec la collaboration de Thomas W. Corby Jr., James Dorsey, Yves Dunand, Jacques Fleury,
Michel Gérant, Jean-Luc Legoër, Georges Marcillac, Charles C. Perry, Alex S. Redner, James
E. Starr, Robert J. Whitehead, Felix Zandman.
Handbook of Residual Stress and Deformation of steel
ASM International The Material Information Society
edited by G. Totten, M. Howes, T. Inoue.
An introduction to Measurements using Strain Gages _ Karl Hoffmann _
Publisher: Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH, Darmstadt.
E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● AV R I L , M A I , J U I N 2 0 1 2 ● PAG E 2 9