Les propriétés de fatigue des détails soudés sont généralement déterminées sur des spécimens à petite échelle, qui peuvent être testés efficacement. Le test consiste à appliquer une charge cyclique. Finalement, une fissure microscopique s’initie.
La fissure se développera alors et se propagera à travers le spécimen. Le test est exécuté jusqu’à ce que le spécimen s’estompe. Le résultat de l’essai est le nombre de cycles de charge jusqu’à la défaillance du niveau de charge du tuyau.
Cette conclusion d’échec est généralement assez évidente, mais comment peut-on déterminer l’initiation de fissure ? Une approche expérimentale utilisant la corrélation d’image numérique est présentée dans ce qui suit. Les spécimens utilisés dans le test suivant contiennent un multicouche entre une plaque de 10 mm et une plaque de 25 mm.
Les spécimens sont faits d’acier structurel à 355. À la fatigue, on s’attend à ce que des fissures de chargement se forment au trou de soudure de la plaque de 10 mm. Pour la corrélation d’image numérique, un motif de taches est appliqué à la surface de l’échantillon.
Après que la soudure et les environs ont été nettoyés de toute saleté ou huile, le modèle est appliqué à l’aide de peinture en aérosol. Les taches sont obtenues en alternant des couches de peinture blanche et noire. La buse est maintenue à une certaine distance du spécimen de sorte que le jet forme de fines taches et non pas une couche étroite de peinture.
Les taches doivent être aussi fines que possible à une magnitude de 0,1 mm. Les tests sont exécutés sur une machine d’essai de résonance newtonienne de 200 kilos. Dans cette configuration, les caméras de la corrélation d’image numérique sont placées au-dessus du spécimen.
Il est crucial de bien régler la mise au point et l’ouverture des lentilles de la caméra. Pour permettre des temps d’exposition courts, un éclairage suffisant doit être fourni. Quatre feux LED ont été placés près de l’échantillon.
Afin de réduire les réflexions, des filtres de polarisation ont été appliqués sur les lumières et les caméras. Les essais sont exécutés à une fréquence de chargement de 34 Hz, ce qui donne une période d’environ 29 millisecondes pour chaque cycle de charge. Le temps d’exposition des caméras devrait être une fraction assez petite de cette période de charge.
Pour la configuration utilisée, un temps d’exposition de 0,8 milliseconde s’est avéré approprié. Les caméras sont déclenchées par le signal de force de la machine d’essai. Pour compenser le délai entre le signal de déclenchement et l’acquisition réelle de l’image, il pourrait être nécessaire de régler la gâchette un peu avant le pic du signal de charge.
Le premier cycle de charge est appliqué statiquement. À la charge maximale, une image de la soudure est prise. Le test de fatigue réel pour la charge cyclique est alors commencé.
Les images sont prises à intervalles prédéfinis de cycles de charge déclenchés par le signal de force de la machine d’essai sans interrompre le test. L’intervalle doit être choisi afin d’obtenir environ 100 à 200 images pendant la durée du test. Cela devrait suffire à déterminer l’initiation des fissures avec la précision nécessaire, tout en évitant l’acquisition excessive de données.
La génération de marques de plage est facultative. Il est appliqué ici pour vérifier la longueur de fissure détectée par corrélation d’image numérique. Les périodes sont une plage de charge réduite et introduites périodiquement pendant toute la durée du test de fatigue.
La diminution de la propagation des fissures pendant ces intervalles devient visible en termes de marques semi-elliptiques sur la surface de fissure après avoir terminé le test. Après le test, la corrélation d’image numérique est évaluée pour calculer les souches dans la direction de chargement de l’échantillon. La procédure exacte dépendra du logiciel appliqué.
Pour calculer les souches, l’image du premier cycle de charge statique est utilisée comme référence, où toutes les souches calculées pour les images successives seront relatives. La portée de la parcelle de commande est adaptée pour supprimer le bruit possible et la formation de fissures de preuves. Ensuite, par cours à travers les images acquises au cours de la durée du test.
Finalement, la souche au trou de soudure commencera à augmenter, indiquant qu’une autre fissure se forme. L’initiation technique ou microscopique de fissure, alors que la contrainte supposée a dépassé 1% d’une longueur de 2mm. Dans l’état ass soudé, ce spécimen contient des contraintes résiduelles tensiles au milieu de l’échantillon, et des contraintes compressives sur les bords.
On s’attend donc à ce que la fissure se déclenche près de la ligne centrale du spécimen. À ce stade, une fissure microscopique s’est formée. Pour valider la longueur des fissures observées, les résultats sont comparés aux marques de plage générées pendant l’essai.
La croissance des fissures est visiblement ralentie lors de la formation des marques de plage. Ce spécimen a été stressé après soudure. L’initiation des fissures n’est donc pas influencée par les contraintes résiduelles.
Plusieurs fissures se sont formées à différents endroits le long de la soudure. Ils ont grandi comme indiqué par les marques de plage et finalement unifié. La procédure présentée à l’aide de la corrélation d’image numérique permet l’initiation technique de fissure et le moniteur et la propagation de fissure pendant des essais de fatigue.
Il est applicable sur les machines de test de résonance avec des fréquences de charge élevées, sans interrompre le test en cours d’exécution. Adopté sur des spécimens soudés, il permet de couvrir toute la largeur de l’échantillon pour détecter les fissures qui se déclenchent au trou de soudure.
