Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Le serrage contrôlé par ultrasons des assemblages vissés revêt une importance croissante dans les secteurs industriels pour lesquels des défauts d'assemblage ou des défaillances provoqués par un serrage insuffisant, excessif ou hétérogène peuvent avoir des conséquences importantes. Il s'agit en effet en exploitant l'effet acoustoélastique de pouvoir contrôler l'effort de serrage qui assure la rigidité d'un assemblage et lui permet de résister aux sollicitations extérieures statiques ou dynamiques, d'en garantir l'étanchéité. Cet article présente la technologie mise en oeuvre, le principe de mesure par ultrasons et quelques applications industrielles.
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Controlled tightening of screws and bolts is of growing importance in various sectors, where assembly defects caused by insufficient, excessive or heterogeneous tightening could be a hazard. To avoid or mitigate failures attributable to improper tightening, the measurement and control of tightening is necessary to ensure perfect sealing and stiffness that enables the assembly to withstand external static and dynamic stresses. This paper presents the technology implemented, the principle of ultrasonic measurement and some industrial applications.
Auteur(s)
-
Farid BELAHCENE : Docteur Ingénieur, fondateur de la société ULTRA RS, France
INTRODUCTION
Un assemblage vissé ou boulonné permet de réaliser une liaison entre deux ou plusieurs pièces d’un mécanisme. Il est primordial d’appliquer une tension de serrage adaptée afin d’éviter le décollement des pièces assemblées sous l’effet des efforts extérieurs, et de compenser les efforts additionnels éventuels dus à des vibrations, chocs...
Par exemple, il est important de maîtriser l’assemblage d’une culasse du bloc-cylindres d’un moteur de voiture. Le joint de culasse a pour fonction d’assurer l’étanchéité entre le bloc-moteur et la culasse.
Une éclisse de chemin de fer est une pièce métallique servant à raccorder deux rails consécutifs d’une voie ferrée. Les éclisses sont apposées par paire, à l’aide de boulons de serrage. La catastrophe ferroviaire de Bretigny-sur-Orge est due au desserrage des boulons reliant une éclisse aux rails.
D’autres exemples d’assemblages existent dans les industries aéronautiques (assemblage d’un train d’atterrissage d’avion), énergie éolienne (assemblage de pales sur l’arbre)...
Les serrages insuffisants, excessifs ou hétérogènes représentent environ 30 % des défaillances statiques, et les mauvaises conditions de serrage 45 % des défaillances en fatigue. Ils sont un problème récurrent dans l’ensemble des industries : transport, raffinerie, nucléaire, construction navale, etc. avec un fort impact financier et humain.
D’où la nécessité de maîtriser l’opération de serrage avec un outillage précis et fiable.
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MOTS-CLÉS
KEYWORDS
ultrasonic waves | acoustoelasticity | controlled tightening
VERSIONS
- Version courante de mai 2020 par Farid BELAHCENE
DOI (Digital Object Identifier)
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Applications et retours d’expériences2. Principe de la méthode de mesure
2.1 Théorie de l’acoustoélasticité
La détermination des contraintes par ultrasons est basée sur la dépendance entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonores et l’état de contrainte dans le matériau. Lorsqu’un matériau est soumis à une contrainte, on constate une variation de la vitesse de propagation de l’onde ultrasonore . Cette variation est due à des effets élastiques non linéaires formalisés par Murnaghan .
S’appuyant sur les travaux de Murnaghan concernant l’élasticité non linéaire en milieu isotrope, le premier travail en acoustoélasticité a été effectué par Hughes et Kelly qui, en 1953, ont montré que, pour certains états de contraintes...
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Principe de la méthode de mesure
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BELAHCENE (F.) - Détermination des contraintes résiduelles superficielles par méthode ultrasonore. - Thèse de doctorat, UTC, Compiègne, France (2000).
-
(2) - BELAHCENE (F.) - Détermination des contraintes résiduelles par méthode ultrasonore. - [IN 8], 10 fév. 2003.
-
(3) - MURNAGHAN (D.) - Finite deformation of an elastic solid. - John Willey, New York (1951).
-
(4) - HUGUES (D.S.), KELLY (J.L.) - Second-order elastic deformation of solid. - Physical Review, vol. 92, n° 5, p. 1145-1149 (1953).
-
(5) - MASAHIKO (H.), HIROTSUGO (O.) - Emats for science and industry. - Kluwer Academic Publishers (2003).
-
(6) - ZHOU (X.) - Études paramétriques pour la détermination des contraintes résiduelles...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
Le guide technique du serrage du groupe SKF http://www.skf.com/binary/12-126662/Serrage- hydraulique_10061_FR.pdf
Le site de ULTR A-RS http://www.ultrars.com/_doc/ Appareil_de_Controle_de_serrage.pdf http://en.wikipedia.org/wiki/Bolted_joint http://www.sncf.com/ressources/ dp_bretigny-sur-orge_14_juillet.pdf
HAUT DE PAGE
• SF2M – Groupe français d’analyse de contraintes http://www.sf2m.asso.fr/CommissionsThematiques/Contraintes.htm
• ECRS, European Conference on Residual Stresses
• International Conference on Fatigue Damage of Structural Materials http://www.fatiguedamageconference.com/
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NF EN ISO 16047/A1...
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