Soutenance de thèse de Maxime GELINEAU, 02/02/2018

02/02/2018

Étude de l’impact du grenaillage sur des composants mécaniques industriels à géométrie complexe

 

Les traitements de surface mécaniques sont appliqués dans la plupart des secteurs industriels comme procédé de finition afin de renforcer les propriétés des composants métalliques. Le grenaillage de précontrainte est probablement l’un des plus répandu. Ce procédé introduit des contraintes résiduelles de compression en générant un gradient de déformation plastique dans la profondeur de la pièce traitée. L’objectif de ce travail est de comprendre et prédire l’effet de la géométrie des composants sur la redistribution des contraintes résiduelles post-grenaillage. En effet, même lorsqu’elle est maîtrisée, l’opération de grenaillage peut générer un champ de contraintes résiduelles complexe qui dépend fortement de la géométrie de la pièce. Par suite, parmi les paramètres influents sur le comportement en fatigue des composants grenaillés, le paramètre géométrique peut donc avoir un rôle majeur. Puisque les approches conventionnelles de modélisation ne sont pas transposables aux géométries non planes, et ne sont pas conformes aux contraintes industrielles en termes de temps de calcul, une méthodologie basée sur la Méthode de Reconstruction des Eigenstrains est proposée. L’approche développée est construite à partir de relations analytiques pour des massifs plans traités de façon homogène. La principale contribution est la comparaison entre modélisation et expérimentation. Les données expérimentales sont obtenues à partir d’analyses de la microstructure et par diffraction des rayons X réalisées sur des échantillons d’un superalliage base nickel, pour plusieurs géométries complexes élémentaires (plaques minces, formes convexes et concaves). Par ailleurs cette étude vise à prendre en compte l’effet des contraintes résiduelles équilibrées sur la durée de vie en fatigue. A partir du critère de fatigue multiaxial de Crossland, la méthodologie complète est appliquée à des démonstrateurs industriels à géométrie complexe.

 

 

Mots clés : Grenaillage de précontrainte, Modélisation des contraintes résiduelles, Géométries complexes, Simulation éléments finis, Superalliage base nickel, Grenaillage de précontrainte, Géométrie combinatoire

 

Directeurs de thèsee :Laurent Barrallier Arts et Métiers ParisTech

Co-encadrants : Emmanuelle Rouhaud Université de technologie de Troyes, et de Régis Kubler Arts et Métiers ParisTech

 

Jury :

 

Mr Daniel Nélias, INSA Lyon

Laurent Barrallier, Arts et Métiers ParisTech,

Régis Kubler, Arts et Métiers ParisTech,

Martin Levesque, Ecole Polytechnique de Montréal,

Pierre-Olivier Bouchard, Mines ParisTech,

Thierry Grosdidier, Université de Lorraine,