Contraintes résiduelles induites par impact rapide. Application au choc-laser.
Résumé
Since 1970, developments in theoretical understanding of fatigue phenomena and their modeling (include the work of MM. Bang Van and Papadopoulos) led to the prediction of fatigue life of a structure subjected to cyclic loading any. Other work (theoretical or experimental) were undertaken in parallel in order to characterize the effect of surface treatment on a given material subjected to an unknown. It tends to give the engineer all theoretical tools allowing to size a mechanical part, the choice of material and processing to define the geometry. Moreover, the complexity of surface treatments designed to present detailed modeling requires them to achieve its optimization. This context led us to ask ourselves the problem of modeling a surface treatment récemmentapparu: shock-laser. This is a purely mechanical surface treatment performed using laser pulses of very high intensity. Indeed, irradiation of a target by such a laser pulse causes the application of a strong pressure for a very short time. The surface of the target. This phenomenon is quite similar to an impact. The laser impact will then induce compressive residual stresses on the surface of the target which will then be very favorable to the fatigue. It is understandable then that the analysis of shock-laser passes through the modeling and calculation of residual stresses induced by impact. This is the subject of part of this work. The results are applied to laser shock will then allow the calculation of residual stresses induced in the characteristics of the material constituting the target and adjusting the laser. Tl becomes very easy to optimize material and setting for a given application.
Depuis 1970, les développements de la compréhension théorique des phénomènes de fatigue et leur modélisation (citons les travaux de MM. Bang Van et Papadopoulos) ont abouti à la prévision de la tenue en fatigue d'une structure soumise à une sollicitation cyclique quelconque. D'autres travaux (théoriques ou expérimentaux) ont été entrepris en parallèle de manière à caractériser l'effet d'un traitement de surface sur un matériau donné soumis à une sollicitation connue. On tend ainsi à donner à l'ingénieur tous les outils théoriques lui permettant de dimensionner une pièce mécanique, du choix du matériau et du traitement à la définition de la géométrie. De plus, la complexité des traitements de surface conçus à l'heure actuelle nécessite leur modélisation fine pour parvenir à leur optimisation. Ce contexte nous a conduit à nous poser le problème de la modélisation d'un traîtement de surface récemmentapparu: le choc-laser. Il s'agit d'un traitement de surface purement mécanique réalisé à l'aide d'impulsions laser de très forte intensité. En effet, l'irradiation d'une cible par une telle impulsion laser provoque l'application d'une forte pression pendant un temps très court à .la surface de la cible. Ce phénomène est donc tout à fait similaire à un impact. Cet impact laser va induire alors des contraintes résiduelles de compression à la surface de la cible qui seront ensuite très favorables à la tenue en fatigue. On conçoit alors que l'analyse du choc-laser passe par la modélisation et le calcul des contraintes résiduelles induites par impact. C'est l'objet de la première partie de ce travail. L'application des résultats au choc-laser permettra ensuite le calcul des contraintes résiduelles induites en fonction des caractéristiques du matériau constituant la cible et du réglage du laser. Tl devient alors très facile d'optimiser matériau et réglage en vue d'une application donnée.