Sciences des matériaux

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et

Deconvolution of the Spatio-temporal Effects of Membrane Hydrophones in Pulsed Ultrasonic Fields Measurements: A simulation Study.

W. Djerir, T. Boutkedjirt, A. Badidi Bouda  (2009)
Article de conférence

In order to carry out reliable measurements of pulsed ultrasonic fields, the use of a piezoelectric hydrophone as receiver is recommended. However, due the finite size of the receiver aperture the measured acoustic pressure is affected by spatial averaging. The output signal may also be distorted because of the frequency variations of its transfer function. The aim of this work is to deconvolve the spatio-temporal effects of the receiving chain (hydrophone, cable, oscilloscope...) in order to reconstruct the pulsed ultrasonic field with higher spatial and temporal resolution using numerical simulations. This constitutes an inverse problem, which has been encountered in various domains of physics and technique. The possibility of deconvolving the spatial effects has been shown for harmonic ultrasonic fields. The present contribution is a generalization of the study to pulsed ultrasonic fields. The results of this study show the strong dependency of the reconstruction quality upon the signal- to-noise ratio (SNR), the hydrophone dimensions and the axial distance to the source. Voir les détails

Mots clés : pulsed ultrasonic fields, finite size, deconvolve the spatio-temporal

MODÉLISATION ET SIMULATION DU CHAMP ULTRASONORE IMPULSIONNEL RAYONNÉ DANS UN SOLIDE ISOTROPE.

W. Djerir, T. BOUTEKDJIRT, A. Badidi Bouda  (2009)
Article de conférence

La modélisation du faisceau ultrasonore rayonné par des traducteurs dans des pièces constituées de matériaux de natures diverses trouve tout son intérêt dans les applications industrielles du contrôle non destructif. Dans ce travail, nous présenterons une comparaison entre une solution semi-analytique, moyennant quelques approximations et une solution dite exacte. Les calculs numériques réalisés pour les solutions exactes sont très lourds mais permettent l’interprétation du phénomène physique en mettant en évidence quatre types d’ondes. La méthode semi-analytique, par contre, réalise des calculs de diffraction impulsionnelle dans des délais raisonnables. Cependant, le comportement complexe des ondes de Rayleigh et des ondes de tête sont négligé dans ce modèle. Voir les détails

Mots clés : contrôle non destructif, Ondes de Rayleigh ondes de tête

Caractérisation de la taille des grains par ultrasons

A.Badidi Bouda, R. Halimi, A. Mebtouche, W. Djerir  (2009)
Article de conférence

Un traitement thermique ou mécanique d’un matériau permet demodifier, entre autres, la taille moyenne des grains. Cette dernière dépend de latempérature, du temps de maintien et du mode de refroidissement ou de lacontrainte de laminage. La taille moyenne des grains, outre son influence sur lesvitesses de propagation et coefficient d’atténuation des ondes ultrasonores,affecte aussi la fréquence de l’onde à travers le matériau. La grosseur des grainsest un indicateur de l’état de fatigue d’un matériau. Elle peut donc être exploitéedans le suivi ou la prévention de l’endommagement en fatigue. Dans ce papier,nous étudions l’effet de divers traitements thermiques et donc de diverses taillesmoyennes de grains d’un acier sur la fréquence de l’onde ultrasonore aprèstraversée du matériau. Nous avons fait la même étude expérimentale sur deséchantillons en aluminium. Les différentes tailles de grains sont obtenues parlaminage. La mesure du décalage en fréquence des ondes longitudinales estréalisée en immersion avec deux sondes de fréquences différentes 2.25 et 5MHz. Les résultats expérimentaux sont représentés sous forme de courbesdonnant la fréquence pour les deux sondes de 2.25 et 5 MHz en fonction de lataille des grains. Les traitements thermiques sur l’acier et le laminage surl’aluminium effectués sur les échantillons ont permis d’obtenir un gradient detailles des grains. Nos résultats sont en accord avec la théorie en raison du trajetimportant dans l’échantillon et dans ce cas le décalage en fréquence vers le basest prépondérant. Ils montrent une relation directe entre le décalage enfréquence et la taille moyenne des grains. Il est donc possible de remonter demanière quantitative à une taille moyenne de grains à partir de la mesure de lafréquence d’une onde ultrasonore ayant traversé ce matériau et par conséquent àson état de fatigue thermique ou mécanique. Voir les détails

Mots clés : traitement thermique, traitement mécanique, grains, l’endommagement, fatigue

Comparison of Simulation Methods of Pulsed Ultrasonic Fields Radiated in Isotropic Solids

W. Djerir, T. Boutkedjirt, A. Badidi Bouda  (2009)
Publication

The modelling of pulsed ultrasonic fields radiated by transducers in materials of various types is of particular interest in industrial applications of non destructive testing. Knowledge of the ultrasonic field allows defining and optimizing the control conditions. For the calculation of harmonic and pulsed ultrasonic fields, various methods have been used such as exact, semi-analytical, asymptotic and purely numerical methods. In this work, these methods are reviewed for the case of a planar and circular ultrasonic source coupled to a semi-infinite isotropic solid. In the second part, the solution of a semi-analytical method, which uses particular approximations, is compared to that of an exact one. The numerical calculations achieved by using the exact method are very tedious but allow the interpretation of physical phenomena involved. In contrast to that, the semi-analytic one permits the calculations to be undertaken in a more reasonable time. However, Rayleigh waves and head waves are not revealed by this method. Voir les détails

Mots clés : Ultrasound, NDT, Pulsed field, Isotropic Solid, Transducer.

Characterization of Grains Size by Ultrasounds

A. Badidi Bouda, M. S. Aljohani, A. Mebtouche, R. Halimi, W. Djerir  (2009)
Publication

A mechanical or thermal treatment of a material can change, among other things, the average grains size. It depends on temperature, holding time, cooling condition or rolling stress. The average grain size, as well as its influence on the propagation velocity and attenuation coefficient of ultrasonic waves, also affects the wave frequency propagating through the material. Grain size is an indicator of material fatigue. It can therefore be used in monitoring or fatigue damage prevention. In this paper, we study the effect of various heat treatments hence different steel average grain sizes on the ultrasonic wave frequency after crossing the material. We have performed the same experimental study on aluminum samples. The different grain sizes are obtained by rolling. The frequency shift measurement of longitudinal waves is achieved by immersion with two probes of different frequencies 2.25 and 5 MHz. The experimental results are shown as curves giving the frequencies depending on the grain size. Heat treatments on steel and aluminum rolling performed on the samples have yielded a grain sizes gradient. Our results are consistent with the theory because of the important path in the sample and in this case the down shift frequency is paramount. They show a direct relationship between the frequency shift and the average grain size. It is therefore possible to trace quantitatively to an average grains size from the frequency of an ultrasonic wave that has passed through this material and hence its thermal or mechanical fatigue state. Voir les détails

Mots clés : Attenuation, Frequency Spectrum, Grain Size, Scattering, Ultrasound (US)

Influence de la répartition des textures sur les performances d’un palier lisse

N. Tala-ighil, P. Maspeyrot, M. Fillon, A. Bounif  (2009)
Publication

Un intérêt progressif est accordé aux surfaces texturées dans les paliers lisses. L’utilisation desurfaces avec certaines géométries et dispositions de textures peut être une approche efficace pouraméliorer la performance d’un palier hydrodynamique.Cet article présente l’approche numérique utilisée pour analyser l’effet des textures de formesphérique sur les caractéristiques d’un contact hydrodynamique. Les résultats obtenus montrent que lescaractéristiques les plus importantes du contact comme l’épaisseur minimale du film, la pressionmaximale dans le contact, le débit axial et le couple de frottement peuvent être améliorés à travers unchoix approprié de la répartition des textures sur la surface du contact. Voir les détails

Mots clés : lubrification hydrodynamique, Lubrification à fluide non Newtonien, Tribologie des revêtements, Contact sous sollicitation de Freting, Tribologie sous champ électrique et magnétique, Méthodologie et caractérisation tribologique

MATERIAL CHARACTERIZATION BY PULSED EDDY CURRENTM.Zergoug,N.Boucherrou

M.Zergoug, n.boucherou  (2009)
Publication

The Pulsed eddy current (PEC) application in the industrial domain is veryweak compared to conventional eddy current. Its use in detection of the defects, particularly inthe determination of corrosions .The contained information in the received signal makes itpossible to determine several parameters with an aim of analyzing material. The resultsobtained explain the behaviour of the Pulsed Eddy Currents and their influences in variouselectromagnetic parameters on the inspection. We will evaluate the aptitudes and theperformances of this technique in the determination of the characteristics materials inparticular. Also we have studied the sensitivity of the defects and other parameters in theinspection by the pulsed method and we have showed the detection of the defects into thesecond and third layers. The originality of this work consists of the material evaluation. Theapplied NDT PEC methods can characterize microstructure types, micro structural changes,hardness changes. The objective of our work is to evaluate some metallurgic characteristics bynon-destructive methods. The characterization of the structure modifications by PEC allows todetect mechanical and metallurgical parameters of materials Voir les détails

Mots clés : Pulsed eddy current, PEC, CF, NDE, NDT

Influence des traitements thermiques a haute température sur l’évolution de la texture et de la microstructure des soudures d’acier inoxydable duplex

Riad BADJI (2008)
Thèse de doctorat

Ce travail traite de l’évolution de la texture et de la microstructure dans les soudures d’acier inoxydable duplex 2205 traitées thermiquement. L’analyse microstructurale a montré que la ZAT est caractérisée par une forte teneur en ferrite alors que le centre du métal fondu contient plus d’austénite. Les traitements thermiques effectués dans le domaine 800-1000°C ont causé la précipitation de la phase  et des carbures de chrome M23C6 aux interfaces  /  qui sont les sites privilégiés de germination. Au-delà de 1050°C la fraction volumique de la ferrite augmente avec la température. Les propriétés mécaniques optimales du joint soudé sont obtenues suite à un traitement d’hypertrempe à 1050 °C pendant 1h. Le passage de la température d’hypertrempe de 1050 à 1250 °C retarde la précipitation de la phase  et favorise celle de l’austénite secondaire 2. L’étude de la cinétique de précipitation de la phase  dans les différentes zones de la soudure montre que celle-ci suit le modèle modifié de JMA. Les résultats obtenus montrent une dépendance significative de la précipitation de la phase  par rapport à la température d’hypertrempe. L’analyse par EBSD de la texture cristallographique du métal fondu a permis de déterminer la relation d’orientation exacte entre l’austénite et la ferrite comme étant une rotation de 44.2° autour d’un axe <0.16, 0.16, 0.97>. La texture du métal de base reste quasiment stable suite à l’opération de soudage et aux traitements thermiques effectués au moment où une petite dispersion vient perturber légèrement la relation d’orientation dans le métal fondu. Voir les détails

Mots clés : acier inoxydable duplex 2205, soudage, traitement thermique, texture cristallographique, cinétique de précipitation

Étude du chauffage par micro-ondes, application a l'élaboration des oxydes

Faycal AOUADJA (2008)
Mémoire de magister

L'objectif majeur de la présente étude, cité en intitulé, est d'aboutir au traitement thermique des matériaux céramiques, notamment leurs frittages, en utilisant les radiations des micro-ondes opérant à 2.45GHz. Pour atteindre cette objectif nous avons développez un system de chauffage à haute température. Le développement de ce system peut être résumé en quatre étapes essentielles : Première étape : Développement d’un élément chauffant à base de carbure de silicium (SiC) de forme d’une pièce cylindrique. Deuxième étape : était consacré au développement d’un system d’isolation thermique à base d’alumine (Al2O3) fibreux. Troisième étape : consistait en le développement d’un dispositif de régulation de température permettant de contrôler le chauffage en programmant la vitesse, la température et le temps de maintien du cycle de chauffage désiré. Ce dispositif est basé sur le principe d’ouverture et de fermeture de l’alimentation du magnétron du four à micro-onde. Quatrième étape : Développement d’un system de refroidissement destiné à éviter le sur-chauffage du magnétron qui entrainait généralement son arrêt par le dispositif de sécurité du four. Il a permis d’allonger les temps de traitement de 5 à 30 minutes dans l’intervalle des hautes températures (1000°C-1600°C). Des études expérimentales ont suivi les quatre étapes de développement du systemde chauffage à micro-onde. Après la réalisation du système de chauffage, on a synthétisé et fritté des poudres de BaTiO3 dopé à différents pourcentages de Fe2O 3(7% ,15%, et 20% mol) à 1200°C pendant 20 minutes dans la cavité micro-ondes multimode. Voir les détails

Mots clés : chauffage, micro-ondes, synthèse, frittage, céramiques

Caractérisation d’une vitro-céramique et des alumines par indentation Vickers et frottement-usure

Sihem BENAYACHE (2008)
Mémoire de magister

Le but de ce travail est l’étude de deux types de matériaux céramiques, il s’agit d’une vitrocéramique et des alumines. Cette étude se présente d’une part par la détermination des propriétés mécaniques à savoir la dureté et la ténacité de ces matériaux en utilisant la méthode d’indentation Vickers, et d’autre part la détermination de son comportement vis-à-vis du frottement et cela en mesurant la perte de masse en fonction du temps et de la taille d’abrasifs. Dans le but d’améliorer les propriétés des matériaux étudiés, nous avons mené une étude sur l’influence du traitement thermique sur les propriétés mécaniques, en particulier la dureté et la ténacité de la vitro-céramique ainsi que sur sa résistance à l’usure durant le frottement. A travers les résultats obtenus, nous constatons que le traitement thermique a conduit à une amélioration importante de la dureté de la vitrocéramique. Nous trouvons que ceci a une conséquence sur sa résistance à l’usure en l’améliorant considérablement. L’amélioration de la ténacité a été également remarquée. Néanmoins, en ce qui concerne l’usure des alumines, nous remarquons une amélioration de la résistance à l’usure pour cellequi ne comporte pas beaucoup de pores. En outre, des observations au microscopeoptique et au MEB nous ont permis de confirmer les résultats obtenus relatifs à l’usure, en particulier l’endommagement plus prononcé des états de surface de la vitro-céramique amorphe et de l’alumine A2 plus que l’endommagement des états de surface de la vitro-céramique recuite et de l’alumine A1. Voir les détails

Mots clés : vitrocéramique, Alumine, indentation vickers, dureté, ténacité, usure, frottement