FR2580403A1 - Procede de determination des parametres d'une fissure et dispositif pour sa mise en oeuvre - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES APPLICATIONS DES TECHNIQUES DE MESURE A LA DETERMINATION DES PROPRIETES DES MATERIAUX. LE PROCEDE, OBJET DE L'INVENTION, EST DU TYPE CONSISTANT A COLLER, PAR L'INTERMEDIAIRE D'UNE COUCHE AUXILIAIRE, UN TRANSDUCTEUR 2, REALISE SOUS LE FORME D'UN ELEMENT CONDUCTEUR PLAT, A L'ENDROIT DU DEVELOPPEMENT DE LA FISSURE A ETUDIER 3, A APPLIQUER UN COURANT ELECTRIQUE I ET, LORS DE LA DESTRUCTION SIMULTANEE DE L'ECHANTILLON A ETUDIER 1 ET DU TRANDUCTEUR 2, A MESURER LES PARAMETRES ELECTRIQUES DE CE DERNIER QUI CORRESPONDENT AUX PARAMETRES DE LA FISSURE 3 DANS L'ECHANTILLON A ETUDIER 1, ET EST CARACTERISE EN CE QU'ON CREE UN CHAMP ELECTRIQUE DU COTE DE L'UN DES BORDS DE LA FISSURE 3, APPLIQUANT AU TRANSDUCTEUR 2 UN COURANT ELECTRIQUE I D'UN COTE DE L'ORIGINE 3B DE LA FISSURE 3, ET DU COTE DE SON SOMMET 3B, ET ON EFFECTUE LES MESURES DES PARAMETRES ELECTRIQUES DU TRANSDUCTEUR 2 DANS LA ZONE D'APPLICATION DU COURANT ELECTRIQUE I. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT A L'ETUDE DES CARACTERISTIQUES DE RESISTANCE A LA FISSURATION DE NOUVEAUX MATERIAUX DE CONSTRUCTION POUR PIECES ET ENSEMBLES D'IMPORTANCE CRITIQUE DANS LES CONSTRUCTIONS MECANIQUES.

Description

La présente invention concerne les techniques
de mesure et a notamment pour objet un procédé de déter
mination des paramètres des fissures, ainsi qu'un
dispositif pour sa mise en oeuvre.

L'invention peut être largement utilisée dans
les cas où, au cours d'essais ou en cours d'exploitation,
il faut obtenir des signaux électriques correspondant
aux paramètres des fissures en développement et déterminer
les paramètres de ces fissures, par exemple, lors de
l'étude des caractéristiques de la résistance a la fissu
ration de nouveaux matériaux de construction pour pièces
et ensembles d'importance critique dans les contructions
mécaniques, ainsi que des pièces et structures elles-mêmes,
telles que les ailes et le fuselage des avions, les corps
de fusée, les tubes des gazoducs, les corps des navires,
les récipients travaillant sous pression pour le stockage
de différentes substances gazeuses et liquides, etc.

L'étude du développement des fissures lors d'essais et en cours d'exploitation est un problème très
important parce qu'il permet de concevoir des constructions
optimales qui, pour une consommation minimale du matériau,
assurent une endurance et un degré de sécurité prédéterminés.

La présente invention est particulièrement
efficace dans les cas où il faut déterminer automatiquement
et avec précision la longueur ou les trajectoires des
fissures en développement et obtenir des signaux électriques
proportionels à ces paramètres.

Les paramètres d'une fissure sont déterminés
compte tenu des conditions d'exploitation agissant sur la
construction, pour déterminer celles qui sont les plus
favorables au développement des fissures ; notamment, on
tient compte des paramètres de charge, le milieu corrosif,
la température, etc. En soumettant aux tests de laboratoire
les échantillons et les éléments des construction, on déter
mine l'influence individuelle et l'influence combinée des facteurs d'utilisation sur la propagation des fissures dans la construction, afin d'évaluer les caractéristiques de la résistance à la fissuration de toute la construction.

Lors des essais de résistance à la fissuration des échantillons de laboratoire, des éléments et des constructions grandeur nature, le problème essentiel est la mesure des paramètres des fissures en développement en fonction des conditions de charge. Une observation visuelle directe du développement de la fissure dans une construction sous charge est très difficile et souvent impossible à cause de la sécurité insuffisante de l'opérateur en cas de rupture de la construction en un endroit non prévu.

C'est pourquoi l'automatisation des mesures des paramètres des fissures lors des essais de résistance à la fissuration en assurant la précision exigée, le volume de travail et un coût compétitif de l'équipement utilisé, est devenu un problème urgent.

Il existe plusieurs procédés et dispositifs pour déterminer les paramètres des fissures dans les contructions et dans les échantillons d'essai, ces procédés utilisant l'optique, les ultra-sons, le courant électrique ainsi que des convertisseurs spéciaux des paramètres de la fissure en un signal électrique, qui se détruisent en même temps que la construction ou l'échantillon à tester.

Il existe également un procédé de détermination des paramètres des fissures avec utilisation de la télévision (cf. par exemple, "Dispositif pour enregistrer le développement des fissures} demande de brevet anglais
GB 2057124A). L'échantillon à tester est nettoyé et recouvert d'un vernis spécial à l'endroit où l'on se propose d'enregistrer le développement de la fissure, ensuite on installe l'échantillon dans les dispositifs porte-échantillon de la machine d'essai et l'image de l'endroit où la fissure se développera est projetée optiquement sur un tube cathodique récepteur qui la transforme en un signal électrique numérique sous forme d'un nombre déterminé d'impul sions. Lors de l'apparition et de la propagation de la fissure dans l'échantillon testé, le nombre d'impulsions change proportionnellement à la longueur de la fissure.

Le dispositif pour la mise en oeuvre de procédé connu comporte des blocs optiques, une caméra TV, des blocs de balayage, des compteurs, un discriminateur et des organes mécaniques d'ajustage.

Mais ce procédé est difficile à mettre en oeuvre parce qu'on doit réaliser une préparation préalable des échantillons, une disposition précise de l'origine de la fissure devant l'objectif optique et un préréglage de l'image, le dispositif exigeant l'emploi d'un équipement spécial coûteux.

Il existe un procédé de détermination des paramètres d'une fissure, consistant à faire passer un courant électrique directement par la construction conductrice comportant une fissure et à mesurer ensuite les paramètres du champ électrique autour de cette fissure. Ce procédé est utilisé pour déterminer la profondeur des fissures dans des constructions métalliques massives et pour mesurer les paramètres d'une fissure dans des échantillons de laboratoire spéciaux réalisés en matériaux conducteurs lors des essais de résistance à la fissuration (cf. parexemple, A.Matting, V.Dentseh, Materialprüfung, 3 (1961)
Nr 6, S. 218-224, ainsi que "Materialprüfung" , 14 (1972)
Nr 3 S. 73-77 ; et G.H. Aronson, R.0. Ritchie, "Journal of Testing and Evaluation" , vol. 7, NO 4, July 1979, pp. 208-215).

En général, le courant est appliqué aux bords de la fissure de façon qu'il s'écoule autour de la fissure.

En fonction du type de structure concerné , on utilise un courant continu ou un courant alternatif. Le courant circulant par le matériau de la construction autour de la fissure provoque l'apparition d'un champ électrique dont la configuration dépend des paramètres de la fissure dans la construction.

Le dispositif pour réaliser le procédé considéré comporte une source de courant électrique et des électrodes spéciales munies de contacts de courant et de mesure pour la connexion à l'endroit de la construction ou de l'échantillon où on doit mesurer les paramètres de la fissure.

La différence des potentiels électriques sur les électrodes de mesure est mesurée à l'aide d'un millivoltmètre aux endroits de disposition des contacts de mesure, et selon la valeur de cette différence on détermine l'un des paramètres de la fissure : la profondeur ou la longueur, en fonction du type de structure concerné. Pour assurer une précision suffisante de la détermination des paramètres des fissures, on construit, par calcul ou expérimentalement, un diagramme étalon de variation de la valeur de la différence de potentiel électrique en fonction du paramètre correspondant de la fissure.

Le procédé et le dispositif de détermination des paramètres des fissures par passage d'un courant électrique directement à travers la construction électro-conductrice comporte certains avantages par rapport-aux procédés et dispositifs optiques et acoustiques, parce qu'il donne la possibilité d'obtenir un signal électrique qui dépend des paramètres de la fissure.

Or l'application directe du courant électrique au matériau de la construction entraîne une consommation injustifiée d'énergie électrique, car tous les matériaux métalliques ont une basse résistivité et l'accroissement de sensibilité nécessaire à la mesure des différences de potentiel électrique exige de faire circuler à travers la construction des courants supérieurs à 10 A.

Un autre inconvénient des procédés de mesure des paramètres des fissures par application directe du courant électrique à la construction lors des essais de résistance à la fissuration réside dans la difficulté d'établir le diagramme étalon de variation de la valeur de la différence de potentiel électrique en fonction du paramètre correspondant de la fissure. L'établissement d'un tel diagramme par calcul exige beaucoup de travail pour la programmation et le calcul sur ordinateur. Souvent, les méthodes expérimentales n'assurent pas la précision voulue et exigent beaucoup de travail étant donné que pour obtenir un seul point de ce diagramme il faut au moins un échantillon avec une fissure préalablement formée ayant des paramètres prédéterminés.Outre cela, toute irrégularité de construction (orifices, épaisseurs différentes, etc.) provoque une distorsion du champ électrique et limite fortement les possibilités d'obtention de diagrammes étalons généralisés pour le procédé considéré.

On connaît aussi un procédé de détermination de la dépendance de la longueur de la fissure dans un échantillon de laboratoire à tester en fonction du temps lors d'essais de destruction de cet échantillon, dans lequel un transducteur sous la forme d'un élément conducteur plat est fixé, à travers une couche isolante, à l'échantillon à tester, de façon que lors de l'essai de destruction le transducteur se détruise à l'endroit du développement de la fissure, et on y mesure la résistance électrique en fonction des dimensions de la fissure (cf. brevet RFA 2745244 Cl. Int. G 01 N 3/08, 7.10.1977, ainsi que E.Russenberger, "Materialprufung", 21 (1979)
Nr 9, S. 319 - 321).

Le procédé consiste en ce qui suit : le transducteur comporte une zone de mesure qui recouvre la zone de développement de la fissure, la configuration de la zone de mesure étant telle que sa résistance augmente selon l'importance de la fissure suivant une fonction presque linéaire.

La zone de mesure est disposée d'une façon symétrique par rapport à la fissure, on applique au transducteur un courant électrique qui passe autour de la fissure dans le transducteur, et pour déterminer les paramètres de la fissure, on mesure la tension entre deux électrodes de mesure sur le transducteur. Afin de linéariser la tension de sortie en fonction de la longueur de la fissure, la valeur de la tension d'alimentation continue est réglée en fonction de la tension à des électrodes auxiliaires.

Il existe également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, qui comporte un transducteur plat ayant une zone de mesure qui recouvre la surface d'un échantillon à tester à l'endroit où se développera la fissure. La résistance de la zone de mesure varie lors de l'accroissement de la fissure en fonction de sa longueur.

Ce procédé a une sensibilité plus grande que celui basé sur l'application directe d'un courant électrique directement à travers la construction conductrice, le dispositif étant plus compact et exigeant moins d'énergie.

Toutefois, ce procédé et ce dispositif ont également des inconvénients. L'un de ces inconvénients réside dans les conditions concernant la trajectoire de développement de la fissure : un écart de la direction du développement par rapport à l'axe de symétrie de la zone de mesure du transducteur conduit à des erreurs de détermination de la longueur de la fissure, parce qu'il n'y aurait plus de dépendance linéaire entre les dimensions de la fissure et la tension aux électrodes de mesure du transducteur. Outre cela, même en cas de développement rectiligne de la fissure suivant l'axe de symétrie du transducteur, l'étendue linéaire de mesure ne constitue que 70 % environ de la longueur de la zone de mesure du transducteur.Un autre inconvénient réside dans la forme compliquée du transducteur, qui doit être maintenu rigoureuse- ment et qui exige, en cas d'augmentation de l'étendue de mesure, une augmentation proportionnelle des dimensions du transducteur.

Le procédé connu le plus proche.de!la présente invention est procédé de mesure du développement d'uné fissure qui utilise en tant que dispositif de conversion un élément sensible en film conducteur dans lequel, de la même façon que dans le procédé précédent, on colle ou on dépose un élément sensible du transducteur,sous forme d'un film conducteur,sur l'échantillon à soumettre à l'essai de résistance à la fissuration à l'endroit du développement de la fissure, et ce, à travers un support isolant (cf. M.J. Gueury, R.V. Diendonné, NDT
International, vol 12, NO 3, Juin 1979, pp. 121-124).

Le paramètre à mesurer est la variation de la résistance électrique en fonction de la longueur de la fissure dans le transducteur. Le transducteur est fabriqué en indium ou en graphite et les électrodes sur lesquelles on mesure la résistance électrique sont disposées des deux côtés le long de la direction du développement de la fissure sur toute la longueur du transducteur.

L'utilisation de graphite déposé par pulvérisation en tant qu'élément sensible du transducteur permet d'élever notablement la sensibilité, et la disposition des électrodes le long de la fissure permet de fabriquer des transducteurs pour toute étendue de mesure de la longueur de la fissure.

Toutefois,. ce procédé de mesure du développement des fissures avec utilisation, en tant que dispositif pour sa mise en oeuvre, d'un transducteur en film conducteur d'indium ou de graphite, a des inconvénients notables.

L'utilisation du film de graphite impose des conditions rigoureuses en ce qui concerne la constance de l'épaisseur du revêtement de tout l'élément sensible du transducteur.

Outre cela, lors du développement de la fissure, son origine devient le siège de déformations plastiques, et comme le graphite est un matériau fragile, il se détruit avant et provoque une erreur dans la détermination de la longueur des fissures. Ensuite, bien que les électrodes soient disposées le long de la direction du développement de la fissure, ce qui permet d'élargir l'étendue de mesure de la longueur de la fissure, cette disposition introduit une non-linéarité notable dans la dépendance entre la résistance du transducteur et la longueur de la fissure.

Le but de l'invention est donc de créer un procédé de détermination des- paramètres des fissures dans un échantillon à tester, ainsi qu'un dispositif pour sa mise en oeuvre, qui permettraient, grâce à la formation d'un champ électrique dans le transducteur à un seul bord de la fissure, de réaliser des mesures de haute précision des paramètres des fissures dans une large gamme de dimensions de celles-ci.

Ce but est atteint du fait que le procédé de détermination des paramètres d'une fissure dans un échantillon d'essai, du type dans lequel on fixe un transducteur réalisé sous la forme d'un élément conducteur plat, par l'intermédiaire d'une couche auxiliaire, à l'endroit du développement de la fissure, on applique un courant électrique et, lors de la destruction simultanée de l'échantillon à tester et du transducteur, on mesure les paramètres électriques de ce dernier, d'après lesquels on détermine les paramètres de la fissure de l'échantillon à tester, est caractérisé,suivant 1 'inven- tion, en ce qu'on produit un champ électrique dans le transducteur du côté d'un seul bord de la fissure, par application au transducteur d'un courant électrique d'un seul côté de l'origine de la fissure et du côté de son sommet, la mesure des paramètres électriques du transducteur se faisant dans la zone d'application dudit courant électrique.

Ceci assure une mesure de haute précision des paramètres de la fissure dans une large gamme de dimensions de celle-ci.

Il est possible de déterminer les paramètres de deux fissures se propageant dans un même échantillon l'un vers l'autre, le champ électrique, dans ce cas, étant produit dans le transducteur par application du courant électrique du côté de chaque origine des fissures.

Ceci permet de déterminer à l'aide d'un seul transducteur la longueur totale des deux fissures se propageant l'une vers l'autre dans un même échantillon.

On peut déterminer les paramètres de deux fissures se propageant dans des sens opposés à partir d'une origine commune, auquel cas le champ électrique dans le transducteur est formé par application d'un courant électrique du côté de chacunzdes sommets des fissures.

Ceci permet de déterminer à l'aide d'un seul transducteur la longueur totale des deux fissures, y compris les dimensions du concentrateur, autrement dit d'étudier le cas le plus fréquent du développement des fissures à partir d'orifices pour pièces de fixation (boulons, rivets, etc.).

Il est utile, lorsqu'il y a deux fissures se développant à partir d'une origine commune, d'utiliser deux transducteurs, un pour chaque fissure, de les relier électriquement par au moins un conducteur et de former simultanément des champs électriques identiques dans les deux transducteurs.

Grâce à cela, on peut, dans certains cas critiques, mesurer avec précision l'accroissement total de deux fissures dont la longueur totale est notablement supérieure à la longueur des deux transducteurs.

Il est préférable de mesurer les paramètres électriques du transducteur au sommet de la fissure et de choisir en tant que paramètre électrique le potentiel électrique.

Ceci permet d'élever Ia sensibilité des mesures des paramètres de la fissure.

Il est utile de mesurer le potentiel électrique au sommet de la fissure par rapport à l'une des électrodes auxquelles on applique le courant électrique pour former le champ électrique.

Ceci permet d'exclure l'influence réciproque des paramètres de la fissure.

Il est possible également de mesurer en outre, avant les essais, la différence de potentiel électrique entre les électrodes par l'intermédiaire desquelles on forme le champ électrique, et de déterminer les paramètres de la fissure d'après la différence entre ces mesures.

Ceci exclut la nécessité de faire-coincider le bord du transducteur avec le concentrateur ou le sommet de la fissure existante, le transducteur pouvant être collé de façon à recouvrir une partie de concentrateur ou de la fissure existante.

Il est préférable de mesurer, en tant que paramètre du champ électrique, le potentiel électrique à chaque sommet des deux fissures et de déterminer la longueur totale d'après la différence des potentiels mesurés.

Ceci permet de déterminer la longueur totale des deux fissures avec une meilleure sensibilité.

Il est utile de mesurer le potentiel électrique au sommet de la fissure simultanément par rapport aux deux électrodes à l'aide desquelles est formé le champ électrique, le potentiel électrique par rapport à l'origine de la fissure étant mesuré compte tenu de la largeur de la partie du transducteur intersectée par la fissure, et de déterminer les paramètres de la fissure d'après le rapport entre le potentiel électrique au sommet de la fissure, mesuré par rapport à l'origine de la fissure, et la somme des potentiels électriques au sommet de la fissure mesurés par rapport aux deux électrodes.

Ceci permet de déterminer les paramètres de la fissure même en cas où le courant passant par le transducteur varie d'une façon aléatoire ; en outre, la variation de la résistance électrique du transduc teur en longueur n'est pas connue.

Il est possible de diviser la fissure en tronçons de longueur determinée, de mesurer les valeurs des ordonnées à partir du bord de la fissure jusqu'a un bord du transducteur, de déterminer la chute de tension sur chaque tronçon et de déterminer la longueur de la fissure à partir de la somme des produits des chutes de tension sur chaque tronçon par les valeurs correspondantes des ordonnées.

Ceci est nécessaire en cas où la trajectoire de la fissure dans l'échantillon à tester subit des changements notables durant les essais.

Il est possible de déterminer la variation des paramètres de la fissure en fonction du temps à partir de la variation du potentiel électrique au sommet de la fissure en fonction des paramètres de la fissure en tenant compte de la variation dans le temps du potentiel électrique au sommet de la fissure.

Grace à cela on peut, au cours de l'essai, mesurer un nombre limité de paramètres électriques du transducteur, ainsi qu'effectuer les mesures dans les cas où les mesures dsun paramètre électrique quelconque sont considérées erratiques.

Il est utile de déterminer les coordonnées du sommet de la fissure en développement, le champ électrique dans le transducteur étant, dans ce cas, produit successivement du côté, tantôt de l'un des bords, tantôt de l'autre bord de la fissure, et de mesurer ,au fur et à mesure du développement de la fissure, le potentiel électrique à son sommet, de calculer la différence entre les deux mesures successives et de déterminer les coordonnées X et Y à l'aide des formules

Ceci permet de déterminer simultanément deux paramètres d'une même fissure : les coordonnées X et Y du sommet
de la fissure, c'est-à-dire de suivre la trajectoire de développement de la fissure.

Il est préférable de déterminer les coordonnées du sommet de la fissure en développement en mesurant périodiquement, au fur et à mesure de son développement, le potentiel électrique à son sommet simultanément par rapport aux deux électrodes à l'aide desquelles est produit le champ électrique au transducteur, la coordonnée X étant déterminée à partir de la différence entre, d'une part,les mesures du potentiel électrique par rapport à l'électrode disposée du coté du sommet de la fissure avant le début du développement de la fissure, et d'autre part, des mesures analogues effectuées au cours du développement de la fissure, et la coordonnée Y étant déterminée d'après le rapport des différences entre les mesures successives des potentiels -au sommet de la fissure par rapport à chacune des électrodes à l'aide desquelles est produit le champ électrique.

Ceci permet de déterminer les deux coordonnées du sommet de la fissure.

Il est utile de produire le champ électrique dans le transducteur en y faisant passer un courant de valeur constante ou une tension de valeur constante.

Ceci permet de faciliter le processus de détermination des paramètres de la fissure.

Le problème exposé plus haut est résolu également à l'aide d'un dispositif comportant au moins un transducteur réalisé sous la forme d'un élément électroconducteur plat fixé, à l'aide d'une couche intermédiaire, à l'endroit du développement de la fissure dans l'échantillon à tester, ce transducteur étant muni d'électrodes d'alimentation en courant électrique et d'électrodes de mesure des paramètres électriques du transducteur, ce dispositif étant caractérisé, suivant l'invention, en ce que les électrodes d'alimentation du transducteur sont disposées du côté de l'origine et du
côté du sommet de la fissure, et les électrodes de me
sure étant disposées à proximité immédiate des électrodes
d'alimentation.

Un tel dispositif permet de faciliter au maximum les
mesures des paramètres de la fissure et leur assure une
haute précision.

Il est possible de disposer les électrodes du trans
ducteur d'un côté ou de différents côtés de la fissure.

Ceci assure la mesure des paramètres avec un nombre
minimal de conducteurs à relier aux électrodes du trans
ducteur.

Il est préférable de disposer les électrodes d'alimenta
tion d'un même côté de chacune des origines des fissures et
de leur faire remplir en même temps la fonction des élec
trodes de mesure.

Ceci permet d'utiliser un nombre minimal de conducteurs
à relier aux électrodes du transducteur lors de la mesure
de la longueur totale de deux fissures en développement
simultané dans l'échantillon à tester.

Il est préférable de disposer les électrodes de mesure
et les électrodes d'alimentation de différents côtés de la
fissure.

Ceci assure une amélioration de la précision des mesures
des paramètres des fissures.

Il est utile de réaliser dans le transducteur une
échancrure à partir de l'origine des fissures jusqu'à
l'un des bords du transducteur, perpendiculairement à la
direction de développement des fissures.

Ceci permet de mesurer la longueur totale de deux fissures se propageant en sens contraires à partir d'un concentrateurtype de contraintes : orifice pour éléments de fixation (boulons, rivets), lors d'essais réalisés sur des échantillons et des éléments de construction.

Il est possible de relier entre eux les transducteurs du côté de chacun des sommets des fissures.

Ceci permet de mesurer la croissance totale de deux fissures se développant à partir d'un même concentrateur de forme et de dimensions quelconques, lorsque les deux fissures forment une seule surface de destruction.

Il est utile de disposer une électrode d'alimentation du côté de chaque sommet de la fissure.

Ceci permet de faciliter au maximum les mesures de la longueur totale de deux fissures se propageant en sens contraires à partir d'un orifice de l'échantillon et d'assurer une haute précision de ces mesures.

I1 est préférable-de disposer l'une des électrodes de mesure du côté de l'origine de la fissure, de l'autre côté de la fissure.

Cela assure une élévation de la précision des mesures des paramètres de la fissure.

On peut faire coincider les électrodes d'alimentation et de mesure disposées sur le transducteur du côté de son sommet.

Ceci permet de réduire à un minimum le nombre de conducteurs à relier aux électrodes et d'élargir l'étendue de mesure du transducteur.

I1 est utile de disposer les électrodes de mesure du côté de l'origine de chaque fissure d'un même côté des électrodes d'alimentation.

Ceci permet de mesurer la longueur de deux fissures avec une haute précision.

Il est souhaitable d'utiliser, pour mesurer les coordonnées d'une fissure, un commutateur à deux positions dont une borne commune est branchée sur l'une des bornes de la source de courant électrique, et deux autres bornes sur les électrodes du transducteur.

Ceci permet d'élever la précision de mesure des coordonnées de la fissure.

L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels
- la figure 1 illustre schématiquement l'un des modes de détermination des paramètres d'une fissures conformément à la présente invention, sur un échantillon à tester sur lequel est fixé un transducteur ;;
- la figure 2 illustre un autre mode de réalisation du procédé de détermination des paramètres d'une fissure, avec une disposition concrète des électrodes sur le transducteur, conformément à l'invention
- la figure 3 illustre un mode de réalisation du pro cedé de détermination de deux fissures de propageant à partir de différentes origines, conformément à l'invention
- la figure 4 représente un mode de réalisation du procédé de détermination des paramètres de deux fissures se propageant à partir d'une seule origine, conformément à l'invention
- la figure 5 représente un mode de réalisation du procédé de détermination des paramètres de deux fissures se propageant à partir d'une même origine avec utilisation de deux transducteurs fixes à l'échantillon, conformément à l'invention ;;
- la figure 6 represente schematiquement la répartition des potentiels électriques sur le transducteur lors du passage d'un courant électrique d'un côté de la fissure, conformément à l'invention
- la figure 7 represente schématiquement encore un mode de réalisation du procédé de détermination des para mètres d'une fissure, avec division de la fissure en plusieurs tronçons, conformément à 11invention
- la figure 8 représente schématiquement un mode de réalisation du procédé de détermination des coordonnées du sommet d'une fissure, conformément à l'invention.

Le procédé proposé de détermination des paramètres d'une fissure est mis en oeuvre de la façon suivante.

Sur un échantillon à tester 1 (figure 1) est fixé, à l'aide d'une couche intermédiaire (non représentée sur la figure 1), un transducteur 2. Une fissure 3 se développe à partir d'un concentrateur de contraintes à l'application d'une charge statique ou cyclique (représentée par des flèches) à l'échantillon 1 à tester. La fissure 3 se développe simultanément dans l'échantillon 1 et dans le transducteur 2. Le transducteur 2 est fixé à l'échantillon à tester 1 de façon que la fissure 3 se propage dans le transducteur à partir du concentrateur dans le sens indiqué par une fleche 4, entre les bords 2a et 2b du transducteur 2, et que l'origine ou base 3a de la fissure 3 sépare le bord du transducteur 2 en deux parties 2c et 2d. Le sommet 3b de la fissure 3, au fur et à mesure de l'augmentation de sa longueur , avance dans le sens indiqué par la flèche 4 vers le bord 2e du transducteur 2 et sépare le transducteur en deux parties.

Le transducteur 2 se présente sous forme d'un élément conducteur de courant électrique et peut être fabriqué, par exemple, à partir d'une feuille de 3 à 10 micromètres d'épaisseur, en alliage à haute résistivité, notamment du type NiCr ou NiMo. Le transducteur 2 sous forme d'une bande de feuille d'épaisseur constante, en ledit alliage, est fixé d'une manière connue en soi, par exemple
par une couche intermédiaire de colle, à l'échantillon à tester 1, conformément à la technologie prévue pour cette colle. Pour le collage du transducteur 2 sur un échantillon à tester 1 en métal ou en un autre matériau conducteur, on utilise une couche isolante supplémentaire entre le transducteur 2 et l'échantillon à tester 1, cette couche étant en général une couche supplémentaire de colle portée sur l'échantillon 1 et ensuite séchée.

Dans d'autres cas, le support isolant peut être réalisé directement sur le transducteur 2 avant son collage sur l'échantillon à tester 1.

Pour effectuer les mesures en vue de déterminer les paramètres de la fissure 3, on forme sur le transducteur 2 un champ électrique en appliquant un courant électrique
I à une électrode 5 disposée sur l'une des parties du bord 2c du transducteur 2 situé du côté de l'origine 3a de la fissure 3. Le courant sort à travers une électrode 6 disposée sur le bord opposé 2e, du côté du sommet 3b de la fissure 3. La disposition des électrodes 5 et 6 aux bords 2c et 2e respectifs peut être différente de celle représentée sur la figure 1, ainsi que le sens de cheminement du courant I.

Les mesures des paramètres électriques du transducteur 2 pour déterminer les paramètres de la fissure 3 se font à l'aide d'électrodes 7 et 8 disposées dans la zone d'amenée et dans la zone de sortie du courant électrique I, à proximité immédiate des électrodes d'alimentation 5, 6 du transducteur 2,aux bords (2c et 2e) ou (2d et 2e) de ce dernier.

Lorsqu'on fait passer le courant électrique I de l'un des côtés de l'origine 3a de la fissure 3 et du côté du sommet 3b dans le transducteur 2, conformément à l'invention, on crée un champ électrique du côté de l'un des bords de la fissure 3 en disposant les électrodes 5, 6 sur le transducteur 2 d'un même côté par rapport à la fissure 3. Comme l'épaisseur de la couche conductrice servant de transducteur 2 est constante, les paramètres du champ électrique (par exemple la répartition du potentiel électrique sur le transducteur 2) dépendent des dimensions initiales du transducteur 2, de la valeur du courant I et des paramètres de la fissure 3.Ces paramètres de la fissure 3 sont : la projection de la fissure 3 sur le bord 2a ou 2b du transducteur 2, appelée en général longueur "t" de la fissure 3, et la projection de la fissure 3 sur le bord 2e, appelée "écart par rapport à la direction rectiligne du développement de la fissure 3.

La répartition du potentiel électrique sur champs plans (dans le cas considéréSsur le transducteur 2) est déterminée par intégration de l'équation de Laplace pour un cas tidimensionnel, c'est-à-dire de l'équation

avec des conditions aux limites prédéterminées, ou les caordonnées X et Y sont orientées le long des bords 2b et 2c, 2d du transducteur 2. La difficulté d'une résolution analytique de l'équation (1) pour chaque cas de développement de la fissure 3 réside dans le fait que les paramètres recherchés de la fissure 3 sont en même temps les conditions aux limites variables pour le champ électrique du transducteur 2,et il est impossible, dans ce cas, d'obtenir une solution analytique précise.

On peut obtenir une solution approximative en en utilisant la loi d'Ohm pour une bande conductrice (le transducteur 2 dans le cas considéré). En ce cas, l'intensité du courant I passant à travers le transducteur 2 par les électrodes 5 et 6 est égale à

où E est l'intensité du champ électrique
est l'épaisseur de la couche conductrice du transducteur 2
L n est la longueur de la bande conductrice
Q est la résistivité du matériau de la couche conductrice du transducteur 2.

On adopte pour le transducteur 2 les conditions suivantes
- la valeur du potentiel électrique à l'endroit de disposition de l'électrode 5 aux bord 2c du transducteur 2 est identique suivant tout le bord 2c (à partir de l'origine 3a de la fissure 3 jusqu'au bord 2b)
- la valeur du potentiel électrique à l'endroit de disposition de l'électrode 6 au bord 2e est la même suivant tout le bord 2e du transducteur 2.

Ces conditions sont réalisables et peuvent être assurées en disposant sur ces bords 2c et 2e du transducteur 2 des électrodes continues 5, 6 sous forme de bandes en matériau dont la résistivité est proche de zero.

Sur la figure 2 est représenté un exemple d'un tel transducteur 2 de longueur L et de largeur B ; ici, h est une partie de la largeur B du transducteur, intersectée par la fissure 3 et par laquelle passe le courant I, alors que " I) " est la longueur de la fissure.

Alors:

où#5,# 6 sont les potentiels électriques des électro-
des 5 et 6 disposées respectivement sur les bords
2c et 2e du transducteur 2 r0 = #/8 est la résistivité en surface du transducteur 2.

L'equation (3) montre la relation entre les paramètres géométriques Bo L et h du transducteur 2, ses
paramètres électriques # 5, # 6, I et la longueur " #'
de la fissure 3 (la projection de la fissure 3 sur le
bord 2a du transducteur 2).

La différence de potentiels t? 5 * 6 est aussi dé
terminée comme la chute de tension U 5,6 sur le trans
ducteur 2, mesurée sur les électrodes 5 et 6
U5,6 = Ir0 (@/h = L @ @/B) (4) d'où la longueur t de la fissure 23 est déterminée à l'aide de l'expression :

A noter que l'on considère comme une fissure 3 unique celle qui a une seule origine 3a.

Les autres fissures, par exemple, celles qui ont deux sommets,sont considérées comme deux fissures.

En cas de mesure des paramètres de deux fissures 3' et 3" (figure 3) se propageant l'une vers l'autre, le champ électrique dans le transducteur 2, conformément à l'invention, est crée en appliquant un courant du côté de l'origine 3a' et 3a" des fissures 3' et 3". A cet effet, les électrodes d'alimentation 5 et 6 sont disposées à raison d'une sur chacun des bords 2c' et 2c" du côté de chaque origine 3a' et 3a" des fissures 3' et 3n, respectivement, et coincident avec des électrodes de mesure 7 et 8. En tant que paramètre des fissures 3' et 3", on détermine la longueur t1 + #2 des deux fissures 3' et 3".

1 2
Il est évident que :
#1 + #2 # L, où L est la longueur du transducteur 2.

#1 #2 est la longueur de chaque fissure 3' et 3",
respectivement.

Il est à noter, en outre, que si les électrodes 5 et 6 sont réalisées sous forme de bandes continues, et si h1, h2 sont les parties de la largeur B du transducteur intersectées par les fissures 3' et 3" et son égales entre elles, c'est-à-dire si
hl = h2 = h, la longueur totale des deux fissures est déterminée à l'aide de l'expression

qui est analogue à l'expression (5).

En cas de détermination des paramètres de deux fissures 3' et 3" se propageant en sens contraires (figure 4) à partir de l'origine commune 3a, les électrodes 5 et 6, conformément à l'invention, sont disposées aux bords opposés 2e' et 2e" du transducteur 2, du côté des sommets 3b' et 3b" des fissures 3' et 3", respectivement, et le transducteur 2 présente une échancrure 2k allant de l'origine des fissures 3' et 3" à l'un de ses bords. En tant que paramètre des fissures 3' et 3", on détermine la lon gueur totale # 1 + #2 des deux fissures, comme dans le cas précédent, en utilisant l'expression (6).

En cas de détermination des parametres de deux fissures se propageant à partir d'une origine commune 3a, lorsque les dimensions de transducteur 2 sont inférieures à la longueur totale supposée 21 + t2 + # des deux fissures 3' et 3" (t 0 est la distance entre les bords 2d' et 2d" des transducteurs 2' et 2") , on utilise deux transducteurs 2' et 2" en les disposant à raison d'un dans la zone de chaque sommet 3bs et 3b" des fissures 3' et 3", respectivement. Ceci concerne les cas où il faut déterminer le développement ultérieur de fissures 3' et 3" ayant des dimensions initiales assez grandes.A cet effet, conformément à l'invention, on crée des champs électriques iden tiques simultanément dans les deux transducteurs 2' et 2" en reliant entre elles des électrodes 6' et 6" disposées aux bords 2d' et 2d", du côté des sommets 3b' et 3b", alors que le courant électrique est appliqué aux électrodes 5' et 5" disposées aux bords 2c' et 2c" du côté de l'origine 3a des fissures 3', 3". On peut aussi brancher les transducteurs 2' et 2" d'une autre manière par exemple en reliant les électrodes 5' et 5" aux bords 2c' et 2c" des transducteurs 2' et 2" et en appliquant le courant électrique I aux électrodes 6' et 6" disposées respectivement aux bords 2c' et 2c".La longueur totale t1 + t2 des fissures 3' et 3, sans tenir compte de te 0, est déterminée à l'aide de l'expression.

Dans tous ces cas de détermination des paramètres des fissures 3, on détermine en tant que paramètre la longueur
# ou la longueur totale #1 + #2, ou ## ,à l'aide d'expressions presque identiques (5,6) obtenues à partir de l'expression (4). L'expression (4) est constituée des deux membres 1e/h et (L- 5)/B, dont le premier définit la valeur de la résistance d'une partie du transducteur 2 de l'origine 3a au sommet 3b de la fissure 3, alors que l'autre définit la valeur--de la résistance d'une partie du transducteur 2 de l'extrémité 3b au bord 2d du transducteur 2.

Sur la figure 6 est représenté un exemple de lignes de courant et la répartition des potentiels électriques sur le transducteur 2. A noter que sur le tronçon du transducteur 2 allant du sommet 3b à l'origine 3a du côté du bord de la fissure 3 par lequel ne passe pas le courant électrique I, la valeur du potentiel électrique est la même suivant toute sa longueur et égale au potentiel électrique au sommet 3b de la fissure 3.

En mesurant la valeur du potentiel au sommet 3b de la fissure 3, on détermine, conformément à l'invention, la chute de tension U sur les différentes zones du transducteur 2. A cet effet, au bord 2c du transducteur 2 est disposée une électrode 9. La mesure du potentiel électrique sur l'électrode 9 au sommet 3b de la fissure 3, par exemple par rapport à l'électrode d'alimentation 5, permet de déterminer la chute de tension U5,9 sur le tronçon du transducteur 2 à partir de l'origine 3a de la fissure 3-jusqu'au sommet 3b, par exemple, à l'aide de l'expression
U5,g = Ir0#/h, (7) et la mesure du potentiel électrique au sommet 3b par rapport à l'électrode 6 donne la chute de tension U6 9 sur le tronçon du transducteur 2 allant du sommet 3b au bord 2e, déterminée,
Dar exemple. a l'aide de l'exoression

A l'aide des expressions (7) et (8), on détermine un paramètre de la fissure 3 tel que t avec une plus grande sensibilité que lors des mesures des paramètres électriques du transducteur 2 aux endroits d'application du courant I
= U5,9 h (9)
I rO - @ U @ @ B
(10)
IrO
Dans certains cas, il est préférable de déterminer la longueur .t de la fissure 3 à l'aide de l'expression (10), parce qu'elle ne comprend pas un paramètre géométrique h du transducteur 2 qui peut varier au fur et à mesure du développement de la fissure 3, c'est-à-dire que h dépend de la longueur t de la fissure 3.

Lors des essais de résistance à la fissuration effec tués sur des échantillons ou des éléments d: construction, il est souvent très difficile, lors du collage du transducteur2, de faire coincider le bord d'un transducteur de longueur donnée avec le concentrateur ou le sommet 3b de la fissure 3 déjà formée.C'est pourquoi, dans le cas où le transducteur 2 est directement superposé au concentrateur ou à une partie de la fissure 3 existante, on l'entaille jusqu'au bord du concentrateur ou jusqu'à l'extrémité 3b de la fissure 3, alors qe l'erreur initiale, qui apparaît par suite de la diminution de la longueur du transducteur 2, est compensée avant le début des essais, conformément à l'invention, par des mesures auxiliaires de la différence de potentiel électrique (ou de la chute de tension U0) entre les électrodes 5 et 6 à l'aide desquelles on produit le champ électrique sur le transducteur 2,,et les paramètres de la fissure 3 durant les essais sont déterminés d'après la différence entre les mesures du U0 et de la tension U6 9 au sommet de la fissure 3 par rapport aux électrodes 6 et 9, par exemple, ils per mettent d'être déterminés à l'aide de l'expression @
# = (UO - U6,9) (11)
IrO où UO est la chute de tension aux électrodes 5, 6,mesurée avant le début des essais.

Pour déterminer la longueur totale ## de deux fissures
1' 2 se propageant à partir d'origines différentes 3a' et 3a" et l'une vers l'autre (figure 3), on mesure la différence de potentiel électrique (chute de tension Ugr,gn) directement sur les électrodes 9' et 9".

La longueur totale g # des deux fissures est déterminée, par exemple, à l'aide de l'expression

où Ug', g"est la chute de tension- aux électrodes 9', 9".

Au cas où il est impossible de contrôler la valeur du courant électrique I à l'aide du transducteur 2 (figure 2) et la résistivité superficielle rO varie aléatoirement suivant la longueur du transducteur 2, le potentiel électrique au sommet 3b de la fissure 3 est mesuré simultanément par rapport aux deux électrodes 5 et 6 à l'aide desquelles on produit le champ électrique, alors que le potentiel, ou la chute de tension U5 9, aux électrodes 5,9 disposées du côté de l'origine 3a est mesuré compte tenu de la largeur h de la partie du transducteur 2 intersectée par la fissure 3.Les paramètres de la fissure 3 sont déterminés par le rapport entre le potentiel électrique à l'origine 3a, mesuré par rapport à l'électrode 5 (la chute de tension U5 9 aux électrodes 5, 9 tenant compte de la partie h de la largeur, et la somme des potentiels électriques mesurés par rapport aux deux électrodes 5 et 6 (chutes des tensions U5 9 et U6,9). La longueur e de la fissure 3, dans ce casR peut être déterminée, par exemple, à l'aide de l'expression

Si, durant les essais, la trajectoire de la fissure 3 varie notablement comme le montre la figure 7 et qu'il faut rétablir le processus de mesure de la trajectoire de la fissure 3, alors, conformément à l'invention, la fissure 3 dans le transducteur 2 est divisée, après les essais, en tronçons t de longueur déterminée suivant le bord 2a du transducteur 2, on mesure les valeurs des ordonnées h.

où l'indice i correspond au numéro du tronçon h du trans- ducteur 2, on détermine la chute de tension S U(5,9)i sur chaque tronçon compte tenu de la valeur de l'ordonnée hi, par exemple, à l'aide de l'expression

et d'après la fonction U5 9 = f (g) obtenue lors des essais, on détermine le paramètre de longueur t i de la fissure 3 pour chaque valeur hi.

S'il est nécessaire de déterminer la variation des mesures des paramètres de la fissure 3 tels que, par exemple, la longueur , , en fonction du temps (figure 1), conformément à l'invention, on obtient au préalable la relation reliant les mesures du potentiel électrique au sommet 3b et la longueur t de la fissure 3 dans le transducteur 2. Ensuite, lors des essais-ultérieurs de-résistance à la fissuration d'échantillons ou d'éléments de construction, on obtient une deuxième relation, celle-ci traduisant la variation des paramètres électriques du transducteur 2 en fonction du temps, et à l'aide de ces deux relations on détermine les paramètres de la fissure 3.

Pour déterminer simultanément deux paramètres d'une fissure 3, tels que la projection de la longueur (coordonnée X dans le système du transducteur 2) et l'écart par rapport au développement rectiligne (coordonnée Y), conformément à l'invention, on produit le champ électrique dans le transducteur 2 successivement d'un côté et de l'autre côté de la fissure 3 à l'aide d'un commutateur 10 (figure 8), et au fur et à mesure du développement de la fissure 3, on mesure le potentiel électrique à son sommet 3b, par exemple la chute de tension Ug 9 sur les électrodes 5 et 9; lors de l'application du courant à l'électrode 5, la chute de tension U5 9 prend la valeur U1i = U5 9, et lors de l'application du courant à l'électrode 9, la valeur
U2i = U,g on réalise une commutation périodique (à une fréquence donnée) de l'électrode 5 à l'électrode 9 et inversement, afin de déterminer les coordonnées de l'extrémité
3b de la fissure 3.Lors de la répétition du cycle de
commutation, on calcule la différence # Uîi et LS U2i entre les chutes de tension suivantes U1(i+1), U2(i+1) et précédentes
U1i, U2i respectives; par exemple :
#U1i = U1i - U1(i+1)
et
bU2i = U2i -U (14)
et les coordonnées actuelles X et Y sont déterminées à
l'aide des expressions

où K, D sont des multiplicateurs constants.

Une autre variante de détermination des coordonnées
X et Y de la fissure 3 dans le système du transducteur 2 (figure 1), conformément à l'invention, est la détermination de la longueur t de la fissure 3, autrement dit, la coordonnée X du sommet 3b de la fissure 3, à l'aide de la différence entre la mesure du potentiel électrique au sommet 3b de la fissure 3 par rapport à l'électrode 6 disposée du côté du sommet 3b avant le développement de la fissure 3 et la mesure analogue durant le développement, c'est-à-dire qu'on détermine la position initiale de la fissure 3 comme une tension initiale Uû respective sur les électrodes 6 et 9, ensuite, durant le développement de la fissure 3, on fait des mesures analogues sur les mêmes électrodes 6 et 9 de la chute de tension U6 9 actuelle ; alors la coordonnée X de l'extrémité 3b de la fissure 3 est déterminée, par exemple, de la même façon que dans le cas de l'expression (11) X B rO (UO - U6,9) (16) et la coordonnée Y du sommet 3b de la fissure 3 est déterminée, par exemple, comme le rapport entre les différences des mesures suivante et précédente de la valeur de la chute de tension

Afin de réduire le nombre de paramètres électriques à mesurer du transducteur 2, on peut, pour déterminer les paramètres de la fissure 3, produire le champ d'un côté de la fissure 3 en appliquant aux électrodes 5 et 6 un courant électrique de valeur constante.

Alors, dans un grand nombre des expressions (4) à (13), la valeur du courant peut être consignée sous la forme d'une constante quelconque.

Dans certains cas, par exemple en cas de variation de la température ambiante durant les essais de résistance à la fissuration, le champ électrique dans le transducteur peut changer en fonction de la température et induire des erreurs lors de la détermination des paramètres de la fissure. En ce cas, le champ électrique est produit en appliquant une tension électrique continue aux électrodes 5 et 6.

Les exemples concrets,décrits ci-dessous, de réalisation de l'invention proposée sont valables pour des échantillons en alliage d'aluminium réalisés sous forme de plaques de 4 mm d'épaisseur, de 300 mm de largeur et 1000 mm de longueur.

Le transducteur 2 pour déterminer les paramètres des fissures 3 sur ces échantillons a été fabriqué en feuille métallique de 0,005 mm d'épaisseur et de 30 mm de largeur. Le trans-ducteur 2 est réalisé en alliage réfractaire à température de travail pouvant aller jusqu'à 800 C et à haute résistivité (la résis tivité en surface rO pour ce transducteur 2 de 0,005 mm ohm.mm est de 0,3 . La longueur du transducteur 2
mm a été choisie compte tenu des-conditions concrètes d'exécution des essais et de la détermination des paramètres voulus des- fissures 3. Les échantillons ont été soumis aux essais de résistance à la fissuration sous charge cyclique et statique habituelle.

Avant de coller les transducteurs 2 sur les échantillons 1 à tester, on a formé sur les transducteurs 2 un support isolant en tissu de verre de 0,025 mm d'épaisseur environ, qu'on a collé avec une colle durcissabla à chaud, ensuite on a disposé les électrodes d'alimentation 5, 6 et de mesure 9, 10. Aux électrodes 5, 6 du transducteur 2 on a appliqué dans certains cas un courant électrique stabilisé en intensité dans la gamme d'environ 10 à environ 100 A, en fonction de la variante concrète de détermination des paramètres nécessaires de la fissure 3 ; 3' ; 3"
Dans le tableau 1 sont donnés les résultats de la détermination des paramètres concrets des fissures 3, 3' , 3" obtenus conformément au procédé de l'invention et les paramètres obtenus d'après les résultats visuels effectués lors d'essais de différents types de la résistance à la fissuration.

Lorsque les fissures se développaient jusqu'à certaines dimensions, on arrêtait les essais et on mesurait les paramètres des fissures 3, 3' , 3" d'abord à l'aide d'un microscope d'une précision de 0,2 mm près, ensuite conformément au procédé de l'invention, après quoi les résultats étaient comparés.

Tableau 1 n d'ordre Paramètre à Expression Valeurs à mesurer déterminer de des paramètres la fissure utilisée électriques des
Figure transducteurs 1 2 3 4 5 1 Longueur d'une seule fissure
Bh U5,6 L # = U5,6 = 0,15 2
B-h IrO B
Bh 5,6 L 2 Longueur totale #1 + #2 = U5,6 = 0,035 3
B-h IrO B 3 Longueur d'une seule U5,9 h #= U5,9 = 0,225 6 fissure Ir0
B 4 Idem # = (U0 - U6,9) U0 = 1,260
Iro
U6,9 = 1,226 6 5 Longueur totale de
U.B deux fissures #1 = #2 = L - U6,9 = 0,066 3
I. rO 6 Longueur d'une seule h.L.U5,9 fissure #= U5,9 = 0,3
B.U6,9 + hU5,9 2
U6,9 = 0,15
Tableau 1 (suite)
Données initiales Résultats
n d'ordre courant longueur largeur largeur valeur du valeur du
à travers du trans- du trans- de la paramètre paramètre
le trans- ducteur, ducteur, partie de la fis- de la fis
ducteur, L, mm B, mm inter- sure obtenue sure obtenue
I, A sectée du à l'aide de par observa
transduc- l'expression, tion visuelle,
teur mm mm
h, mm
6 7 8 9 10 11
1 0,1 100 30 15 50,1 50
2 0,01 200 30 15 149 79 + 71
3 0,1 200 30 10 75 74
4 0,05 100 30 - 68 67,6
5 0,1 250 30 - 195 95,6 + 100,2
6 0,1 100 30 15 50 50
Dans le Tableau 2 sont présentés les résultats obtenus en cas
de détermination des coordonnées de la fissure 3 en dévelop
pement par observations visuelles et selon le procédé de
l'invention à l'aide des expressions suivantes

Tableau 2
Valeurs actuelles des paramètres électriques
n0 du transducteur nécessaires pour déterminer d'ordre les paramètres de la fissure, selon l'inven
tion
U1i, U1i, U2i, U2i,
mV mV mV mV
1 2 3 4 5
1 130 - 131
2 218 88 166 35
3 278 60 225 59
4 315 37 271 46
5 355 40 367 96
6 410 55 436 69
7 458 48 477 41
8 509 49 528 51
9 576 67 571 43
10 662 86 604 33
11 725 63 649 45
12 770 45 706 57
13 814 54 760 64
14 854 50 805 45
15 894 40 878 73
16 930 36 964 86
17 970 40 1025 61
18 1015 45 1063 38
Tableau 2 (suite)
Valeurs des paramètres Valeurs des paramètres
n de la fissure déterminées de la fissure déterminées
à l'aide des formules visuellement selon selon invention
Xi , mm Yi , mm X, mm Y, mm
i , @@@@@@ @i ,@@@@@@ @,@@@@@@ @@
6 7 8 9
1 - ~ 5 15
2 9,96 8,46 10 9
3 15,79 14,83 15,5 14,9
4 19,82 16,35 20,1 15,8
5 25,37 20,82 25 20,2
6 31,39 16,42 31,1 16
7 3;;6,37 13,59 36,0 14,1
8 41,43 15,5 40,8 15,1
9 46,5 11,53 45,9 12,1
10 51,27 8,18 50,3 8,8
11 56,43 12,29 56 12,7
12 61,38 16,49 61,1 16
13 67,14 16,00 66,3 15,5
14 71,80 13,97 71,0 14
15 76,88 19,06 76,0 18,5
16 81,87 28,8 81,1 20,5
17 86,62 17,8 86,9 17,5
18 90,67 13,51 91,3 14
Le procédé revendiqué de détermination des paramètres d'une fissure permet d'élargir notablement l'étendue de mesure des fissures et en même temps d'élever la précision des mesures lors des essais de résistance à la fissuration d'échantillons et d'éléments de construction grandeur nature.Outre cela, le procédé selon l'invention permet d'augmenter le nombre de paramètres des fissures pouvant être déterminés ; par exemple, la possibilité de déterminer les coordonnées acutelles du sommet de la fissure permet de réaliser les essais dans les cas où la direction du développement de la fissure est difficile à prévoir avant les essais, ce qui diminue le pourcentage d'essais coûteux ratés d'éléments de construction grandeur nature, tels que, par exemple, les ailes d'avion, etc.

L'un des avantages principaux du procédé selon l'invention est la possibilité de déterminer simultanément les paramètres de, par exemple, deux fissures, ce qui diminue le travail nécessaire à la réalisation des mesures et leur durée.

Outre cela, la possibilité de mesurer les paramètres électriques du transducteur au sommet detla fissure, conformément au procédé de l'invention, élève notablement la sensibilité des mesures nécessaires à la détermination des paramètres de la fissure.

Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus est très simple et fiable, ce qui diminue son coût de fabrication.

Comme le dispositif conforme à l'invention réalise une conversion très simple des paramètres de la fissure en un signal électrique, il est simple et fiable. La fabrication du dispositif est peu coûteux car elle ne comporte pas d'opérations difficiles.

Claims (28)

REVENDICATIONS

1. Procédé de détermination des paramètres d'une fissure (3, 3',3") dans un échantillon à tester (1), du type consistant à coller, par l'intermédiaire d'une couche auxiliaire, un transducteur (2, 2', 2"), réalisé sous la forme d'un élément conducteur plat, à l'endroit du développement de la fissure à étudier (3, 31, 3"), à appliquer un courant électrique (I) et, lors de la destruction simultanée del'échantillon à étudier (1) et du transducteur (2, 2', 2"), à mesurer les paramètres électriques de ce dernier qui correspondent aux paramètres de la fissure (3, 3', 3") dans l'échantillon à étudier (1), caractérisé en ce qu'on crée un champ électrique du côté de l'un des bords de la fissure (3, 3', 3") en appliquant au transducteur (2, 2', 2") un courant électrique (I) d'un côté de l'origine (3a, 3a', 3a") de la fissure (3, 3', 3") et du côté de son sommet (3b, 3b', 3b"), et on effectue les mesures des paramètres électriques du transducteur (2, 2', 2") dans la zone d'application du courant électrique (I).

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour mesurer les paramètres de deux fissures (3' et 3") se propageant l'une vers l'autre, on crée un champ électrique dans le transducteur (2) en appliquant un courant électrique (I) du côté de chacune des origines (3b' et 3") de la fissure (3', 3").

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour mesurer les paramètres de deux fissures (3' et 3") se propageant en sens contraires l'une de l'autre à partir d'unr origine (3a) commune, on crée un champ électrique en appliquant un courant électrique (I) du côté de chacun des sommets (3b' et 3b") de la fissure (3' et 3").

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans le cas de deux fissures (3' et 3") se propageant à partir d'une origine (3a) commune, on utilise deux transducteurs (2' et 2"), à raison d'un pour chaque .

fissure (3' et 3"), reliés l'un à l'autre par des conducteurs, et on crée des champs électriques identiques dans les deux transducteurs (2' et 2") simultanément.

5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les valeurs des paramètres électriques du transducteur (2, 2', 2") soit mesurees au sommet (3b, 3b', 3b") de la fissure (3, 3', 3").

6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'en tant que paramètres électriques du champ électrique créé dans le transducteur (2, 2', 2"), on mesure le potentiel électrique au sommet (3b, 3b', 3b") de la fissure (3, 3', 3").

7. Procédé selon la revenidcation 5, caractérisé en ce que le potentiel électrique au sommet de la fissure (3, 3', 3") est mesuré par rapport à l'une des électrodes (5, 6, 5', 5", 6', 61g) auxquelles est appliqué le courant électrique () pour la création du champ électrique.

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que, avant les essais, on mesure en outre la différence entre les potentiels électriques entre les électrodes (5,6, 5', 6', 5", 6) à l'aide desquelles est crée sur le transducteur (2, 2', 2") le champ électrique, et on détermine les paramètres de la fissure (3, 3', 3") d'après la différence entre les résultats de ces mesures.

9. Procédé selon les revendications 1, 2, 3, 4 et 5, caractérisé en ce qu'en tant que paramètre du champ électrique on mesure le potentiel à chaque sommet (3b', 3b") de la fissure (3', 3"), et on juge de la longueur totale d'après la différence des potentiels mesurés.

10. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'on mesure le potentiel électrique au sommet (3b) de la fissure (3) simultanément par rapport aux deux électrodes (5, 6) à l'aide desquelles est créé le champ électrique, le potentiel électrique par rapport à l'origine (3a) de la fissure (3) étant mesuré compte tenu de la largeur de la partie (h) du transducteur (2) qui est intersectée par la fissure (3), et on détermine les paramètres de la fissure (3) d'après le rapport entre, d'une part, le potentiel électrique au sommet (3b) de la fissure (3), mesuré par rapport à l'origine (3a) de la fissure (3), et d'autre part, la somme des potentiels électriques au sommet (3b) de la fissure (3) par rapport aux deux électrodes (5, 6).

11. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'on divise la fissure en tronçons d'une longueur déterminée ( tt ), on mesure les valeurs des ordonnées (hi) à partir du bord de la fissure (3) jusqu'à un bord (2b) du transducteur (2), on détermine la chute de tension sur chaque tronçon (sst ), et on détermine la longueur de la fissure (3) d'après la somme des produits des chutes de tension sur chaque tronçon ( i par les valeurs respectives des ordonnées

12.Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la variation des paramètres de la fissure (3, 3', 3") en fonction du temps est déterminée d'après la variation du potentiel électrique au sommet (3b, 3b', 3b") de la fissure (3, 3', 3") en fonction des paramètres de la fissure (3, 3',3") en tenant compte de la-variation du potentiel électrique au sommet (3b,3b', 3b") de la fissure (3, 3', 3") en fonction du temps.

13. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour déterminer les coordonnées du sommet (3b) de la fissure (3) en développement, on crée le champ électrique dans le transducteur (2) alternativement du côté tantôt de l'un des bords de la fissure (3), tantôt de l'autre, et, au fur et à mesure du développement de la fissure (3), on mesure le potentiel électrique au sommet (3b) de la fissure (3), on calcule la différence entre les mesures consécutives et on détermine les coordonnées à l'aide des formules::

où X, Y sont les coordonnées du sommet (3br de la fissure

(3) à chaque instant dans le sens (4) du dévêlop-

pement de la fissure (3);

li' U2i sont les différences entre les mesures con

sécutives du potentiel électrique au sommet (3b)

de la-fissure (3) du côté de l'un des bords de

la fissure (3) et du côté de l'autre bord, res

pectivement.

D, K sont des coefficients de proportionnalité.

14. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour déterminer les coordonnées de l'extrémité (3b) de la fissure (3) en développement, on mesure périodiquement, au fur et à mesure de son développement, le potentiel électrique à son sommet (3b) simultanément par rapport aux deux électrodes (5, 6) à l'aide desquelles est créé le champ électrique sur le transducteur (2), on détermine la valeur de la coordonnée suivant l'axe X d'après la différence entre, d'une part, la mesure du potentiel électrique au sommet (3b) de la fissure (3) par rapport à l'électrode (6) disposée du côté du sommet (3b) de la fissure (3), effectuée avant la croissance de la fissure (3), et d'autre part, des mesures analogues effectuées durant le développement de la fissure (3) , et on détermine la valeur de la coordonnée Y d'après le rapport des différences entre les mesures consécutives du potentiel au sommet (3b) de la fissure (3) par rapport à chacune des électrodes (5, 6) à l'aide desquelles est crée le champ électrique.

15. Procédé selon les revendications 1, 2, 3, 4, 8, 10, 12, 13 et 14, caractérisé en ce que le champ électrique dans le transducteur (2, 2', 2") est crée en appliquant un courant électrique (I) d'intensité constante.

16. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le champ électrique dans le transducteur (2) est cree en appliquant une tension électrique de valeur constante.

17. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé faisant l'objet des revendications 1 à 16, du type comportant au moins un tranducteur (2, 2',-2") réalisé sous forme d'un élément conducteur plat fixé par l'intermédiaire d'une couche intermédiaire à l'endroit de développement d'une fissure (3, 3', 3") dans un échantillon à étudier (1) et muni d'électrodes (5, 6, 5', 6', 5", 6") d'almen- tation en courant électrique et d'électrodes (7, 8, 9, 9', 9") de mesure des paramètres électriques, caractérisé en ce que les électrodes d'alimentation (5, 6, 5', 6'-, 5", 6") du transducteur (2, 2', 2") sont disposées du côté de l'origine (3a, 3a', 3a") et du côté du sommet (3b, 3b', 3b") de la fissure (3, 3', 3"), et que les électrodes de mesure (7, 8, 9, 9-', 9") sont disposées à proximité immédiate des électrodes d'alimentation (5, 6, 5', 6', 5n, 6n) -

18. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que les électrodes (5, 6, 5', 6', 5, 6", 7, 8) du transducteur (2, 2', 2") sont disposées d'un même côté de la fissure (3, 3', 3").

19. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que les électrodes (5, 6) du transudcteur (2) sont disposées de différentes côtés de la fissure (3).

20. Dispositif selon la revendication 17 pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les électrodes d'alimentation (5, 6) sont disposéesà raison d'unedu côté de chacune des origines (3a', 3a") des fissures (3', 3") et coincident avec les électrodes de mesure (7, 8).

21. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que les électrodes de mesure (9, 9', 9") et d'alimentation (5, 5', 5") sont disposées de différents côtés de la fissure (3, 3', 3").

22. Dispositif selon la revendication 17 pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le transducteur (2) présente une échancrure (2k) allant de l'origine (3a) des fissures (3', 3") à l'une (2b) de ses bords et orientée perpendiculairement à la direction de développement des fissures (3', 3").

23. Dispositif selon la revendication 17 pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte deux transducteurs (2', 2") et que ceux-ci sont reliés entre eux du côté de chacun des sommets (3b', 3b") de la fissure (3', 3").

24. Dispositif selon la revendication 22, caractérisé en ce que les électrodes d'alimentation (5, 6) sont disposées à raison d'une du côté de chacun des sommets (3b', 3b") de la fissure (3', 3").

25. Dispositif selon la revendication 17 pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 5, 6 et 7, caractérisé en ce que l'une des électrodes de mesure (9, 9', 9") est disposée du côté de l'origine (3a, 3a', 3a") de la fissure (3, 3', 3") et de l'autre côté du bord de la fissure (3, 3', 3").

26. Dispositif selon l'une des revendications 17, 19, 22, 23, 24 et 25, caractérisé en ce que l'électrode d'alimentation (6) et l'électrode de mesure (8) disposées sur le transducteur (2) du-côté du sommet (3b) de la fissure (3) coincident.

27. Dispositif selon la revendication 17 pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que les électrodes de mesure (9', 9") sont disposées du côté de l'origine (3a', 3a") de chacune des fissures (3', 3") d'un même côté des électrodes d'alimentation (5, 6).

28. Dispositif selon la revendication 17 pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 14,

caractérisé en ce qu'il comporte un commutateur à deux

positions (10) dont la borne commune est reliée à l'une

des bornes de la source de courant électrique (I), et deux autres bornes, aux électrodes (5, 9) du transducteur (2).