The effect of an electromagnetic peening process on mumetal properties
Peening processes are widely used in the industries to enhance the performance of the most solicited parts of mechanical pieces. Actual processes, like shot peening and low plasticity burnishing, are quite limited to a small depth of treatment circa 1 mm at maximum. A new process is developed based on pulsed electromagnetic fields. This method allows a better depth of treatment up to 5 mm and it can be easily monitored. A prototype was developed using a pulse current generator and specifically designed inductor. This prototype was used on mumetal for the preliminary tests. Indeed, its maximal permeability and coercivity are highly impacted by the presence of stresses. Using specifics sensors, some changes occur after treatment on mumetal samples and can be observed.
Etude et modélisation de procédés innovants de mise en compression de surfaces : Traitements de surface par cavitation et par impulsions électromagnétiques
Les procedes de traitement de surface tels que le grenaillage sont utilises pour introduire des contraintes residuelles de compression dans les materiaux metalliques. Cela permet de prevenir l'initiation et la propagation des fissures afin d'augmenter la duree de vie en fatigue des pieces mecaniques. Les limites et inconvenients des procedes actuels generalement utilises pour cette fin sont connus et ont ete mis en avant dans plusieurs etudes. Il s'agit d'une modification importante de l'etat de surface (rugosite), une profondeur traitee limitee, des difficultes de mise en œuvre, etc. Aussi, de nouveaux procedes permettant d'obtenir des resultats equivalents voire meilleurs tout en evitant ces problemes suscitent un interet grandissant. Le traitement de surface par cavitation (cavitation peening) et la mise en compression par impulsions electromagnetiques font partie de ces procedes innovants dont la modelisation a fait l'objet de cette these. Le traitement de surface par cavitation consiste a generer un jet d'eau submerge contenant des bulles de cavitation et dirige vers la surface a traiter. La principale difficulte dans la modelisation du cavitation peening est la determination du chargement mecanique sur la surface provenant de l'implosion des bulles de cavitation. L'effondrement des bulles peut se faire de maniere spherique ou non-spherique suivant leur proximite de la paroi solide. Des modeles analytiques et numeriques ont donc ete elabores pour etudier la dynamique des bulles et determiner l'onde de pression due a une bulle spherique d'une part, et la pression d'impact du micro-jet (bulle aspherique) d'autre part. Ces deux types de sollicitations ont ete compares et un modele macroscopique pour le traitement par cavitation a ete derive, en s'appuyant sur une simulation numerique du jet de cavitation. Une comparaison avec des resultats experimentaux a ete effectuee et a montre la pertinence du modele propose. En ce qui concerne le traitement par impulsions electromagnetiques, il consiste a generer un puissant champ magnetique transitoire par induction dans la piece de materiau conducteur. Les contraintes residuelles proviennent de la deformation plastique creee par les forces de Laplace a l'interieur du materiau. Un modele numerique couplant l'electromagnetisme et la mecanique des solides a ete mis en place pour la simulation du procede. Grâce a une etude d'optimisation, ce modele a permis d'obtenir les parametres electriques necessaires pour arriver a mettre en compression des materiaux de type alliage de base nickel ou d'aluminium par cette methode. Les profondeurs de la mise en compression calculees sont theoriquement par calcul plus elevees que celles obtenues avec les methodes classiques de traitement de surface. Une etude de l'influence des differents parametres a ete faite et a montre que le procede peut etre controle de maniere relativement aisee en variant l'intensite et la pseudo-frequence du courant traversant l'inducteur.
Mechanical behaviour and durability of high volume fly ash cementitious composites
The purpose of this research is to separate different morphological particles of ASTM class F fly ash, and study their effect on mechanical behaviour and durability of high volume cementitious mixtures. In this research wet separation of raw fly ash is carried out, which resulted in three layers of different morphological particles. The first layer of particles float, comprise of about 1-5% of fly ash, is identified as cenospheres or hollow spheres. The second layer of particles is measured to be 55-60% of raw fly ash and consisting of porous spherical and rounded particles rich in Si and Al. The third layer particles is measured to be about 35-40% of raw fly ash. High volume fly ash cementitious composites containing second or third layer particles are tested under compression and bending, highlighting a higher strength and ductility in comparison to cementitious ones containing raw fly ash particles. KEYWORDS. Cementitious matrix; Raw fly ash; Second layer particles; Third layer particles.