Effet des contraintes résiduelles sur les paramètres modaux dans les structures soudées

Résumé

Les méthodes de fabrication et de formage induisent des contraintes résiduelles dans les pièces mécaniques. Un procédé tel que le soudage génère une distribution de contraintes résiduelles au voisinage du cordon de soudure. La présence de ces contraintes résiduelles peut avoir un sérieux impact sur le comportement mécanique d’une pièce. Afin d’atténuer cet inconvénient, l’emploi de traitement de relaxation thermique ou vibratoire peut être requis pour éliminer celles-ci. Or, suite à ces traitements, il demeure difficile de connaître le niveau de contraintes résiduelles contenu dans une pièce car la mesure de celui-ci est complexe. En pratique, il existe plusieurs méthodes et techniques afin de mesurer les contraintes résiduelles découlant du soudage. Cependant, celles-ci sont bien souvent difficiles à mettre en oeuvre et peuvent s’avérer imprécises. Or, des études précédentes ont montré que la distribution des contraintes résiduelles dans une pièce suite au soudage peut modifier sa réponse vibratoire. Il serait donc possible d’envisager d’utiliser l’analyse modale comme méthode alternative afin de prédire l’état de contraintes résiduelles présent dans une pièce. En combinant l’analyse modale expérimentale et une méthode numérique telle que la méthode des éléments finis, il est possible d’établir une relation entre l’état de contraintes résiduelles dans une pièce et la modification de ses paramètres modaux. Des analyses modales ont été effectuées expérimentalement sur des plaques minces soudées afin d’observer l’influence des contraintes résiduelles sur les paramètres modaux de celles-ci. D’importantes variations des fréquences naturelles ont été observées en présence de contraintes résiduelles. Par la suite, un traitement de relaxation a permis de constater que les fréquences naturelles retrouvaient leurs valeurs originales. Une analyse thermo-mécanique par éléments finis a permis de déterminer les contraintes résiduelles présentes dans la plaque suite au soudage. Ensuite, des analyses modales ont permis de faire le suivi des paramètres modaux de la plaque pour chaque étape de la modélisation. Les résultats numériques sont comparés à ceux des essais expérimentaux.

Date	14 janv. 2011
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Marc Thomas (Directeur(-trice)) & Henri Champliaud (Codirecteur(-trice))