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Développement d'une méthode de calcul des contraintes résiduelles pour la méthode des contours et mesures expérimentales des contraintes résiduelles de joints soudés en T sous l'influence de bridage

Lévesque, Jean-Benoît (2010). Développement d'une méthode de calcul des contraintes résiduelles pour la méthode des contours et mesures expérimentales des contraintes résiduelles de joints soudés en T sous l'influence de bridage. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Ce travail de recherche comporte deux objectifs spécifiques. Dans un premier temps, il est proposé de démontrer l'applicabilité de la méthode des cellules de pression constante (MCP) s'appuyant sur les fonctions d'influence établies par Love à partir des équations de Boussinesq et Cerruti pour le calcul des contraintes résiduelles à l'aide de la méthode des contours. Les motivations quant à l'utilisation de la MCP plutôt que de la méthode des éléments finis (MEF) sont les gains en temps de calcul et la précision des solutions. À cet effet, un algorithme est développé et les solutions qui lui sont attribuables sont vérifiées par la méthode des éléments finis (MEF). Pour des niveaux de précision comparables, la MCP nécessite jusqu'à quatre fois moins d'éléments de calcul que la MEF, et par le fait même peut diminuer proportionnellement le temps de calcul.

Le second objectif du programme de recherche est de relier l'intensité de bridage des joints soudés en T au niveau des contraintes résiduelles. Pour y arriver, une campagne d'essais est menée. Chacun des essais est réalisé à l'aide d'un dispositif de bridage permettant d'obtenir une rigidité maximale. L'intensité de bridage est alors contrôlée par l'épaisseur des plaques utilisées. Les plaques sont instrumentées de jauges et de thermocouples tout au long du soudage afin d'enregistrer les déformations et températures inhérentes au procédé. Les contraintes internes des essais sont aussi étudiées par l'entremise de la méthode des contours. L'algorithme précédemment développé est utilisé. Le champ de déplacements est généré par une coupe par électroérosion au centre de chacun des essais et mesuré par profilomètre sans contact.

Enfin, une nouvelle approche est proposée afin de calculer adéquatement l'intensité de bridage dans un joint en T. Celle-ci est déterminée à partir des déplacements dominants lors du retrait thermique du métal d'apport. Les différentes approches de calcul du bridage sont utilisées afin de déterminer l'interaction entre l'intensité de bridage et le niveau des contraintes résiduelles. Ces dernières sont mesurées avec les jauges de déformation et calculées par la méthode des contours dans les joints en T.

Titre traduit

Developpement of a residual stress calculation method for the contour method and experimental residual stress measurements in restrained welded T joints.

Résumé traduit

This research involves two spécifie objectives. Initially, it is proposed to demonstrate the applicability of the constant pressure cell method (CPM), based on the influence functions established by Love from the Boussinesq and Cerruti équations for calculating residual stresses using the contour method. The motivations to use CPM instead of FEM are time savings and accuracy of solutions. To this end, an algorithm is developed and solutions are validated by means of finîtes cléments method (FEM). For comparable précision level, the CPM requires up to four fîmes less éléments than the MEF, and thereby, may proportîonally reduce Computing time.

The second objective of the research program is to link the restraint intensity level of welded T joints with induced residual stresses. A séries of test is conducted. Each test is performed using a restraint device to obtain maximum rigidity. The restraint intensity is controlled by the plates thickness. In addition, the plates are instrumented with gauges and thermocouples throughout the welding process to collect déformation and température values inhérent to the process. The internai stresses are also studied through the contour method. The algorithm developed above is used. The displacement field is generated by an EDM eut at the center of each tested assembly.

In addition, a new approach is proposed to calculate accurately the restraint intensity for T joints. This approach is determined from the dominant movements in the thermal shrinkage of the filler métal. The différent approaches of evaluating intensity are used to détermine the interaction between the clampîng intensity and the residual stress measured with strain gauges and calculated by the contours method in the T-joints.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie mécanique". Bibliogr : f. [136]-139.
Mots-clés libres: Soudures Modèles mathématiques. Soudures Essais. Contraintes (Mécanique) Intensité de bridage, Soudure, Méthode des cellules de pression, Méthode des contours.
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Guilbault, Raynald
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt: 21 mars 2011 15:07
Dernière modification: 07 févr. 2017 22:29
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/277

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