FR2993359A1 - Procede de realisation d'un essai en fatigue vibratoire d'une piece mecanique - Google Patents

Abstract

La présente invention se rapporte essentiellement à un procédé de réalisation d'un essai en fatigue vibratoire d'une pièce mécanique (1) ayant une limite d'endurance en fatigue, ladite pièce (1) comportant une réparation (3) s'étendant en partie sur une première zone de ladite pièce, ledit procédé comportant une phase préliminaire de l'essai comprenant : . une sélection d'un mode de sollicitation de la pièce ; . une détermination d'une coupe de la pièce définissant une pièce tronquée, la coupe de la pièce étant définie de manière à obtenir un niveau de sollicitation dans la zone réparée égale à la valeur maximale d'un abattement à valider ; . une sélection d'un moyen de mesure pour le pilotage de l'essai en fatigue par la mesure d'une contrainte appliquée en au moins un point de la pièce ; . une détermination d'une fréquence de résonnance de la pièce tronquée selon le mode de sollicitation sélectionné ; . la mise en oeuvre d'une sollicitation selon le mode sélectionné à un niveau donné de la pièce tronquée à la fréquence de résonnance jusqu'à rupture de ladite pièce.

Description

PROCEDE DE REALISATION D'UN ESSAI EN FATIGUE VIBRATOIRE D'UNE PIECE MECANIQUE DOMAINE La présente invention se rapporte au domaine technique des tests en fatigue effectués sur des pièces réparées, telles que des aubes de turboréacteur.

Plus particulièrement, le domaine de l'invention concerne les méthodes de tests en fatigue après un usinage d'une pièce et une réparation de ladite pièce telle qu'une soudure. En outre, le domaine de l'invention concerne particulièrement les pièces qui sont soudées à une pièce de réparation, désigné par « patch » qui sont de grandes dimensions. Il peut s'agir d'un morceau de tôle adapté à se substituer au bord d'attaque usiné de la pièce. ETAT DE L'ART Généralement, dans le domaine de l'aéronautique, après une réparation d'une pièce en vue d'une réutilisation, un certain nombre de tests sont nécessaires afin de valider mécaniquement la pièce pour garantir une durée de vie satisfaisante après réparation. Un test généralement pratiqué est celui du test de fatigue vibratoire, plus connu sous l'acronyme anglo-saxon HCF désignant : « High Cycle Fatigue ». Ces tests permettent de standardiser une réparation au sens où elle peut être industrialisée ensuite sur un grand nombre de pièces structurellement identiques par la même méthode de réparation tout en garantissant une durée de vie satisfaisante des pièces réparées. Il est donc nécessaire de caractériser ou valider l'abattement du matériau en fatigue HCF après la réparation. Une méthode connue est celle dite « en escalier » ou encore appelée méthode « staircase » dans la terminologie anglo-saxonne qui peut être par exemple réalisée sur des aubes de turbines réparées. Cependant cette méthode comporte quelques inconvénients.

En premier lieu, cette dernière méthode nécessite de solliciter l'aube réparée selon un mode particulier pour pouvoir rendre critique la zone réparée. La figure 1 illustre une aube 1 ayant un bord d'attaque 2 endommagé. Le bord d'attaque est destiné à être réparé par une pièce de réparation, également appelée « patch » plus communément dans la terminologie métier. Le patch est généralement soudé sur une surface de la pièce correspondant à la partie endommagée. Dans le cas d'une aube, il s'agit le plus souvent du bord d'attaque. La réparation forme à sa limite une ligne de soudure 3. La méthode de test permet de générer des contraintes sur l'aube de manière à tester en fatigue l'aube réparée. Les zones 4, 5 et 6 représentent des zones se déformant sous l'effet de flexions appliquées à la pièce en vibration générant de forts niveaux de contraintes. Les essais en fatigue vibratoire sont effectués à une fréquence de résonnance mécanique de la pièce. La zone 4 représente des bandes formant des arcs de cercles dont les bandes les plus proches du bord d'attaque sont les plus déformées.

Un premier inconvénient est que ce mode nécessite une forte énergie d'excitation pour générer un niveau de contrainte suffisant dans la zone réparée qui peut difficilement être générée par les moyens d'essais tels qu'une table vibrante conventionnellement utilisée. La méthode d'essai existante, qui consiste à déterminer la limite d'endurance dans la soudure, c'est-à-dire au niveau de la réparation, et donc la détermination de l'abattement, ne permet pas de valider un niveau d'abattement maximal car les niveaux de sollicitation dans la zone réparée sont limités par les moyens d'essais. En outre, un second inconvénient est la durée d'un essai, c'est-à-dire la durée pendant laquelle on doit faire vibrer la pièce sur la fréquence de résonnance du mode en question, qui est relativement longue. A titre d'exemple, pour le premier mode de flexion (1 F) à 58Hz, cette durée est d'environ 48 heures. Or une particularité de la méthode « staircase » est de comporter un grand nombre de cycles vibratoires pour chaque pièce, à titre d'exemple au minimum 10 000 000 cycles vibratoires pour chaque pièce dans l'usage actuel. Lors de la validation d'une réparation d'aubes par soudure d'un patch long sur un bord d'attaque, le coût et la durée du test peuvent devenir potentiellement problématiques pour valider la réparation.35 RESUME DE L'INVENTION L'invention permet de résoudre les inconvénients précités. L'objet de l'invention concerne un procédé de réalisation d'un essai en fatigue vibratoire d'une pièce mécanique ayant une limite d'endurance en fatigue, ladite pièce comportant une réparation s'étendant en partie sur une première zone de ladite pièce. Le procédé comporte une phase préliminaire de l'essai comprenant : - une sélection d'un mode de sollicitation de la pièce ; - une détermination d'une coupe de la pièce définissant une pièce tronquée, la coupe de la pièce étant définie de manière à obtenir un niveau de sollicitation dans la zone réparée égale à la valeur maximale d'un abattement à valider ; Le procédé comprend en outre : - une sélection d'un moyen de mesure pour le pilotage de l'essai en fatigue par la mesure d'une contrainte appliquée en au moins un point de la pièce ; - une détermination d'une fréquence de résonnance de la pièce tronquée selon le mode de sollicitation sélectionné ; - la mise en oeuvre d'une sollicitation selon le mode sélectionné à un niveau donné de la pièce tronquée à la fréquence de résonnance jusqu'à rupture de ladite pièce. Un avantage du procédé est que la coupe de la pièce permet : - d'une part d'ajuster le niveau de sollicitation dans la zone réparée de façon à valider une valeur maximale d'abattement; - de réduire la fréquence de résonnance de la pièce pendant le test en fatigue vibratoire, la raideur de la dite pièce étant augmentée. En conséquence, le procédé de l'invention permet donc par ce biais de réduire la durée de l'essai pour arriver à la rupture. Avantageusement, la coupe de la pièce est déterminée par un premier calcul d'une sensibilité de la pièce réparée tronquée, ladite sensibilité étant sensiblement égale à la valeur maximale de l'abattement.

Un avantage est que la sensibilité peut être calculée par une méthode mathématique, par exemple des éléments finis. Ce calcul permet de faire correspondre l'abattement souhaité avec la sensibilité de la pièce réparée.

Avantageusement, le premier calcul est réalisé par la méthode des éléments finis. Avantageusement, la valeur d'abattement maximale est compris entre 40 et 50% de la limite d'endurance de la pièce. Avantageusement, la pièce est une aube de turboréacteur, la première zone est le bord d'attaque de l'aube, la réparation comprend une pièce de réparation soudée sur la première zone. La pièce de réparation peut être une tôle métallique. Un avantage est de permettre d'utiliser le procédé de l'invention pour de grandes pièces métalliques telles que des aubes subissant des dégradations par exemple sur leur bord d'attaque. Ces dernières nécessitent après usinage du bord d'attaque, une réparation par soudure d'un patch formant une tôle profilée. Avantageusement, la détermination de la coupe de la pièce comprend la détermination d'une hauteur de coupe et d'une forme de coupe. Un avantage est de réaliser une coupe simple, par exemple horizontale. Mais la coupe peut être de différente nature, de différente forme. Elle peut être continue ou discontinue lorsque plusieurs coupes sont réalisées. La méthode des éléments finis appliqués à la pièce réparée permet de définir une coupe qui permette d'ajuster (soit diminuer, soit augmenter) la valeur de la sollicitation dans la zone réparée tout en validant un niveau d'abattement matériaux maximal. La coupe peut être transversale dans un plan perpendiculaire à l'axe de la pièce de réparation.

Avantageusement, le mode de sollicitation est un mode de flexion appliqué à la pièce. Dans d'autre cas de réalisation, le mode sollicitation peut être différent, tel qu'une torsion. Un avantage de l'invention est que le procédé permet d'être appliqué à tout type d'essai réalisé sur tout type de pièce réparée. L'intérêt du procédé réside dans la capacité à garantir une sensibilité proche de l'abattement souhaité. Cette méthode peut s'appliquer à toutes les sollicitations pouvant définir un test en fatigue. Un avantage du mode de flexion est qu'il représente une réelle contrainte appliquée à la pièce dans un mode opérationnel. En outre, il permet de tester simplement en fatigue les réparations réalisées dans un espace à deux dimensions, la flexion étant perpendiculaire à la surface réparée. Selon les modes de réalisation, la fréquence de résonnance peut soit être estimée par une méthode mathématique de modélisation de la pièce tronquée par exemple par la méthode des éléments finis, soit être déterminée par une recherche en testant différentes fréquences de vibrations jusqu'à trouver celle qui permette de faire rentrer en résonance la pièce. Les deux modes peuvent être combinés de manière à réaliser une première estimation et de chercher ensuite localement la fréquence la plus adaptée. Un avantage du choix de ce mode de flexion également appelé mode 1 F est qu'il constitue un premier test dimensionnant et représentatif de la qualité de la réparation désirée. Avantageusement, une étape de mesure de la sensibilité pendant l'essai est réalisée au moyen d'un ensemble de capteurs disposés sur la pièce réparée tronquée permettant : - un premier relevé de la contrainte dans la première zone et ; - un second relevé de la contrainte dans une zone de la pièce, le rapport entre le premier relevé et le second relevé étant comparé à un rapport calculé aux mêmes points de la pièce réparée tronquée par la méthode des éléments finis. Cette méthode permet de mesurer la sensibilité de la soudure fidèlement et de la corréler avec le calcul obtenu par une méthode mathématique d'approximation. Cette étape permet de valider les hypothèses prises notamment la réalisation d'un modèle mathématique.

Avantageusement, une étape de détermination d'une intensité de sollicitation de la pièce est réalisée de manière à obtenir une rupture de la pièce après une durée prédéterminée. Ceci permet d'être conforme avec des normes d'essais en fatigue s'exerçant sur un nombre de cycles déterminé.

Avantageusement, les moyens de mesure comprennent : - au moins un premier capteur dans la première zone de la pièce réparée tronquée ; - au moins un second capteur dans une seconde zone de la pièce réparée tronquée dans laquelle la valeur de la contrainte en fatigue est sensiblement proche de la valeur maximale. - au moins un troisième capteur permettant le pilotage de l'essai, ledit troisième capteur étant situé dans une troisième zone où le gradient des contraintes est minimal lors de la sollicitation de la pièce. Le pilotage du test permet notamment d'ajuster la fréquence de vibration pour trouver simplement la fréquence de résonnance approximée par le calcul. Le pilotage permet également de vérifier les niveaux de contraintes appliquées à certaines zones et de les comparer avec un modèle mathématique par exemple celui des éléments finis.

BREVES DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description détaillée qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent : ^ figure 1 : une aube FAN comportant un bord d'attaque endommagé ; ^ figure 2 : une aube FAN soumise à un test en fatigue selon le procédé de l'invention ; ^ figure 3: une coupe d'une aube FAN selon le procédé de l'invention ; ^ figure 4 : une instrumentation de l'aube FAN selon le procédé de l'invention ; ^ figure 5 : représente des courbes définissant la hauteur de coupe minimale à réaliser sur une pièce réparée pour garantir un niveau de sollicitation donné dans la zone réparée pour valider une valeur d'abattement matériaux dans ladite zone.

DESCRIPTION On appelle dans la suite de la description un mode de sollicitation d'une pièce une sollicitation appliquée à la pièce en vue d'obtenir une déformation de ladite pièce. La sollicitation de la pièce effectuée de manière s répétée sur la pièce permet de définir un essai en fatigue. Une sollicitation peut être par exemple une flexion ou une torsion de la pièce. Elle est généralement exprimée dans un référentiel de la pièce. On appelle dans la suite de la description un « mode de flexion » : 10 une flexion appliquée à une pièce mécanique dans une direction donnée. Un mode de flexion peut être caractérisé par le nombre de points d'inflexion de la déformée d'une pièce sous contraintes générées par des efforts en flexion. Un mode dit « 1F » génère un point d'inflexion de la déformée de la pièce testée sous contraintes. Le mode « 2F » génère deux points d'inflexion de la 15 déformée de la pièce testée sous contrainte. La notation s'applique aux modes NF générant N (N entier) points d'inflexion de la déformée de la pièce. Chaque mode de flexion vibratoire comporte une fréquence de résonnance pour la pièce testée. 20 L'effort en flexion sur la pièce est défini selon une direction transversale à la plus grande longueur de la pièce à tester en fatigue. On appelle « patch » une pièce de réparation destinée à être superposée à une zone endommagée d'une pièce mécanique. Le patch est 25 généralement soudé sur la zone endommagée. Dans un exemple, un patch est une tôle métallique soudée à un bord d'attaque d'une aube de turboréacteur. On appelle « scan fréquentiel », la manipulation consistant à rechercher une fréquence dans une gamme de fréquence ayant des 30 propriétés recherchées. Typiquement, pour rechercher une fréquence de vibration d'une pièce mécanique, un scan fréquentiel est l'opération visant à essayer plusieurs fréquences de manière à trouver celle qui fait entrer la pièce en vibration. Une méthode de scan fréquentiel peut être effectuée par dichotomie.

On appelle dans la suite de la description une « limite d'endurance en fatigue » d'une pièce métallique : la valeur de l'effort maximal appliqué en fatigue pour lequel, selon une configuration de test donné, la pièce conserve une durée de vie infinie.

On appelle dans la suite de la description « un abattement », une proportion exprimée en pourcentage correspondant à un niveau de réduction de la limite d'endurance en fatigue d'une pièce mécanique. Un abattement de 40% correspond à la réduction de 40% de la valeur limite maximum de la contrainte en fatigue applicable à une pièce pour qu'elle conserve une durée de vie infinie. On appelle dans la suite de la description la « sensibilité Sp » d'un point P de la pièce testée (la pièce testée comprenant tous les éléments liés à la pièce tels que des réparations, soudures ou un patch) le rapport entre la valeur de la contrainte maximale en ce point P et la valeur de la contrainte maximale de la pièce mesurée en un point de la pièce. Généralement, le point où la valeur de la contrainte est maximale dans une pièce telle qu'une aube de compresseur pour des contraintes en flexion est le pied de l'aube. Des essais en fatigue vibratoire permettent de déterminer ce point, il est donc en général connu et peut constituer une donnée connue du procédé de l'invention décrit ci-après. La sensibilité d'une pièce comportant une réparation est par défaut : le rapport entre la valeur de la contrainte en un point P de la réparation où s'exercent les contraintes maximales et la valeur de la contrainte maximale de la pièce mesurée en un point de la pièce. La figure 2 représente une aube 1 soumise à un effort en fatigue vibratoire selon un premier mode de flexion. L'aube comporte un patch 30 soudé au moyen d'une soudure 3 s'étendant le long du bord d'attaque de l'aube 1. Lorsque l'aube est soumise à l'effort en fatigue vibratoire, une répartition des contraintes peut être relevée notamment au moyen de capteurs par des mesures. Le relevé des valeurs pendant l'essai permet par 35 exemple de piloter un essai notamment par comparaison des valeurs attendues et estimées par une méthode de calcul telle que celle de la méthode des éléments finis. Une première zone 12 de la pièce peut être identifiée comme supportant les contraintes maximales dans la soudure et une seconde zone s 14 de l'aube peut être identifiée comme supportant les contraintes maximales de la pièce. Un zoom 11 de l'aube 1 permet de visualiser le pied d'aube et de localiser précisément la position du point où s'exercent la contrainte maximale dans la pièce. 10 Une échelle 15 permet de représenter le diagramme des contraintes maximales et minimales dans toutes les zones de la pièce déformée sous l'effet d'un effort en flexion. Dans une aube soumise à des efforts en flexion, l'aube étant maintenue par le pied sur un moyen de test tel qu'une table vibrante, les 15 contraintes maximales sont généralement localisées dans une zone située au pied de l'aube. La sensibilité d'une pièce peut être calculée par le rapport entre une valeur de contraintes maximales s'exerçant en un point P de la zone de réparation de ladite pièce et la valeur maximale s'exerçant sur la pièce. Ce 20 calcul peut être effectué par une modélisation des contraintes par exemple au moyen de la méthode des éléments finis. En outre, la mesure peut être validée pendant le test en fatigue par le relevé aux moyens de capteurs de valeurs de contraintes à des points où les valeurs peuvent être calculées. Une sensibilité relative à un capteur 25 peut être mesurée et comparée à une sensibilité calculée. Ceci est le cas lorsque la zone ayant les contraintes maximales est difficile à atteindre par des moyens de mesure. On peut placer les capteurs à des endroits où les contraintes ne son pas maximales, le but étant de valiser le modèle de calcul. 30 Deux positions pour le placement de capteur sont déterminées : . une première position correspondant au point P de contrainte maximale dans la soudure ou une zone proche si la première position est inaccessible et ; -10 . une seconde position correspondant au point de contrainte maximale dans la pièce ou une zone proche si la seconde position est inaccessible Le relevé des contraintes, permet de valider ou de corriger le calcul du rapport entre la valeur de la contrainte maximale au point P et la valeur de la contrainte maximale de la pièce mesurée en un point de la pièce. De manière à contrôler qu'une réparation d'une pièce telle qu'une soudure soit validée, il est nécessaire de contrôler par un test en fatigue la pièce réparée et de constater que le test destructif cause une rupture dans la pièce ailleurs que dans la soudure. Ce qui revient à valider la bonne réparation effectuée sur la pièce. Les tests en fatigue étant relativement long, il est souhaitable de d'en diminuer la durée. Compte tenu des grandes dimensions des pièces, par exemple d'aubes de compresseur, le procédé de l'invention permet de diminuer la plus grande dimension notamment par la réalisation d'une coupe de la pièce pour en diminuer la longueur. Le procédé de l'invention comprend une étape permettant de calculer ou de mesurer la sensibilité dans la soudure, c'est-à-dire la zone réparée, après la coupe de la pièce. Dans un exemple de réalisation, lorsque la valeur d'abattement maximale souhaitée est de 50%, la coupe de la pièce à tester en fatigue doit être effectuée de manière à garantir une sensibilité en un point P de la soudure sensiblement égale à 50%. C'est-à-dire que la coupe doit être réalisée en maintenant la condition suivante : Sp = 50%. Cette condition permet de valider un abattement de la pièce inférieur ou égal à 50%. Selon des variantes de réalisation, la valeur de la sensibilité Sp dans un point de contrainte maximale de la soudure de la pièce peut être choisie dans une gamme comprise entre 40% et 50%, ce qui permet un bon compromis entre : d'une part, la diminution de la pièce souhaitée et donc du gain de temps pour la réalisation du test obtenu et d'autre part un contrôle représentatif de qualité de la réparation. Le procédé de l'invention comporte une phase préparatoire à l'essai en fatigue vibratoire. Cette phase comporte la détermination d'une -11- coupe de la pièce dans sa plus grande longueur qui est sensiblement perpendiculaire aux efforts en flexion qui sont générés pendant les essais. N'importe quelle coupe permettant de garantir un niveau d'abattement maximal souhaité peut être effectuée selon le procédé de s l'invention. Lorsque la pièce est une aube, cette dernière est coupée dans sa partie supérieure, c'est-à-dire la partie opposée au pied de l'aube. Une coupe simple consiste à déterminer une hauteur de coupe définie à partir du pied de l'aube est une forme de coupe : par exemple une coupe horizontale. 10 La coupe et donc la hauteur de coupe peuvent être déterminées de manière à obtenir une sensibilité dans un point de la pièce où se situe la soudure sensiblement égale à la valeur maximale d'abattement à valider tout en restant supérieure à ce seuil. Un exemple de seuil approprié est de choisir une sensibilité sensiblement supérieure à 50% par exemple. La sensibilité 15 peut être calculée. Lorsqu'elle est calculée, elle peut être approchée par une méthode mathématique par exemple la méthode des éléments finis. Elle peut être validée lors de la réalisation du test comme expliqué précédemment par un relevé de mesures en certains points qui seront comparées aux valeurs mesurées. 20 Le procédé, permettant de tester une pièce tronquée dans sa longueur, ou sa hauteur, permet par la même occasion d'ajuster la sensibilité dans un point de la soudure tout en garantissant une sensibilité supérieure à 50%. De ce fait, le procédé permet d'ajuster la pièce au « juste nécessaire » de la réparation que l'on souhaite valider. Le choix d'une hauteur de coupe 25 ajustée permet d'approcher une sensibilité souhaitée en un point de la soudure tout en obtenant une valeur d'abattement nécessaire pour valider la réparation. La pièce ainsi coupée permet en outre de réduire la durée du test en fatigue vibratoire. 30 La figure 3 représente une aube ayant une hauteur initiale 20 et une hauteur 22 après l'étape de coupe 21. La forme de la coupe 24 peut être simplement horizontale, c'est-à-dire dans un plan perpendiculaire à la plus longue dimension de l'aube. -12- La figure 3 représente également la répartition de contraintes dynamiques normées sur un mode de flexion 1F pour une aube FAN tronquée à 500 mm de hauteur. La répartition des contraintes est modifiée de ce fait par la coupe mais les zones de contraintes maximales restent localisées aux mêmes endroits. Le test visant à contrôler la tenue en fatigue d'une pièce réparée est validé par la recherche d'une sensibilité dans un point de la soudure supérieur à un certain seuil, par exemple 50%. Le procédé de l'invention comporte dans cette phase préparatoire une étape d'instrumentation qui comprend le choix de capteurs et leur mise en place sur la pièce. Les capteurs peuvent être des jauges permettant de mesurer des contraintes de surface s'exerçant sur la pièce déformée. Une configuration possible est de disposer de trois jauges dans différentes zones comme représentée à la figure 4.

Une jauge 30 est disposée dans une zone de la pièce ou une zone du patch qui présente une variabilité de contraintes moyenne. Cette jauge 30 permet de piloter l'essai par la mesure des contraintes observées en ce point. Les contraintes sont relevées par la jauge et interprétées au moyen d'un calculateur et par exemple d'un afficheur permettant de suivre l'évolution des contraintes et d'effectuer des calculs de contraintes moyennes et de contraintes maximales. La jauge 30 permet notamment de calibrer le niveau des efforts en flexion à générer pour parvenir à une résonnance de la pièce sous test. Une jauge 31 est disposée au point de la pièce subissant la contrainte maximale de la zone soudée. Elle est située sur la surface du patch recouvrant la pièce et soudée à cette dernière. Elle permet de mesurer la contrainte maximale dans la soudure. On parle d'une jauge dans la soudure. Dans un cas plus général, s'appliquant à d'autres réparations, une jauge 31 doit être disposée dans la zone de réparation subissant les contraintes les plus importantes. Une jauge 33 est disposée dans une zone de la pièce subissant les contraintes maximales vis-à-vis des contraintes subies sur toute sa surface. La zone 32 comprenant un point où est disposée la jauge 33 est zoomée. Elle est située au pied de l'aube lorsque cette dernière constitue la pièce mécanique à tester dans une zone située dans le rayon de -13- raccordement entre l'échasse et la portée de ladite aube. Cette jauge 33 permet de mesurer la contrainte maximale subie par la pièce mécanique. En pratique, la jauge 33 peut être située dans une zone au voisinage du point 34 de la pièce où les contraintes sont maximales dans la s mesure où une approximation peut suffire pour calculer la sensibilité de la pièce dans la soudure. Une approximation de l'ordre de 15% des niveaux de contraintes maximales mesurées vis-à-vis du réel niveau maximum reste acceptable et laisse une certaine souplesse pour la réalisation de l'instrumentation de l'essai. En effet, une telle approximation permet une 10 marge d'erreur sur le positionnement des jauges vis-à-vis des positions de contraintes maximales réelles. Lorsque les zones où s'exercent les contraintes maximales sont difficilement atteignables par des capteurs, une autre possibilité est de relever les mesures en des points « témoins » au plus proche des valeurs 15 maximales de contraintes et de comparer ces mesures à celles calculées de manière à apporter des correctifs au modèle. Le procédé de l'invention dans sa phase préparatoire, comprend donc la coupe elle-même de la pièce. N'importe quel moyen de coupe d'une 20 aube peut être utilisé. L'essai étant destructif aucune exigence de finition de la coupe n'est restrictive de l'invention. La coupe peut être réalisée dans un plan perpendiculaire à la direction la plus grande de la pièce à tester. En revanche, il est nécessaire de conserver une sensibilité supérieure au seuil prédéterminé, par exemple 50%. La hauteur de coupe peut être calculée de 25 manière à garantir cette exigence. Le procédé de l'invention comprend une phase de test en fatigue vibratoire de la pièce mécanique à tester. Cette phase comprend une étape de positionnement de la pièce 30 sur un moyen permettant de générer des vibrations de manière régulière. Une table vibrante conventionnellement utilisée pour réaliser des tests en fatigue vibratoire convient pour la réalisation du procédé de test. La pièce est maintenue au niveau de son pied et s'étend dans sa plus grande dimension en hauteur sur la table. -14- Le test comprend une étape de « scan fréquentiel » de manière à identifier par la mesure la nouvelle fréquence de vibration de la pièce coupée. Il s'agit de rechercher la fréquence de résonance de la pièce réparée. La pièce tronquée étant plus courte que la pièce avant la coupe, un s avantage de l'invention est d'augmenter naturellement la fréquence de résonnance de la pièce. En effet, lorsque la pièce est une aube, la flèche maximale au bout de l'aube tronquée sous l'effet d'un effort en flexion est plus petite que celle d'une aube non tronquée. En conséquence, la fréquence de résonnance de la pièce dans un mode vibratoire en fatigue est 10 naturellement augmentée par l'effet de la coupe de la pièce. La fréquence de résonnance peut être estimée par une méthode de calcul et ensuite approchée pendant le test par la méthode d'un scan fréquentiel. Les deux méthodes peuvent être complémentaires et être combinées pour gagner du temps lors de l'essai.

15 La fréquence de résonnance étant augmentée, la durée du test en fatigue vibratoire s'en trouve réduite pour une qualité équivalente de validation de la réparation de la pièce, notamment une soudure dans le cas d'une aube soudée. Le procédé de l'invention permet donc un gain de temps de la 20 durée du test en fatigue vibratoire. Le procédé de l'invention dans sa phase de réalisation du test en fatigue vibratoire comprend, en outre, une mesure de la répartition des contraintes de l'ensemble de l'aube lorsqu'elle est soumise à un effort de 25 flexion par exemple en mode 1F. Ce qui permet de s'assurer que la sensibilité mesurée dans la soudure correspond bien aux valeurs préalablement calculées par exemple par une méthode mathématique tels que la méthode par les éléments finis. Les premières valeurs relevés du test permettent donc de valider 30 que la sensibilité de la soudure est au moins égale à 50% lorsque cette valeur correspond au seuil admissible pour valider le test. Les valeurs mesurées peuvent l'être au moyen de capteurs tels que les jauges précédemment évoquées. -15- Enfin, le procédé de l'invention dans sa phase de réalisation du test en fatigue vibratoire comprend une étape de mise en fatigue vibratoire de la pièce à la fréquence de résonnance jusqu'à rupture de la dite pièce. Un constat de l'endroit de la rupture ou de la fissure de la pièce s après que le test soit terminé permet de valider la réparation et la mise en place de la réparation pour un certain nombre de pièces. Le niveau de sollicitation de la pièce est ajusté en fonction du nombre de cycles à rupture obtenu pour un test précédent effectué sur une 10 autre aube. La figure 5 représente un repère permettant d'établir une fonction entre une hauteur de coupe Hc d'une pièce et le niveau de sollicitation Is à appliquer dans la zone réparée de la pièce réparée. Une première courbe 51 représente un niveau de sollicitation cible 15 Isi à appliquer dans la zone réparée de la pièce réparée pour valider une valeur d'abattement matériaux maximale dans ladite zone réparée. La courbe 50 est obtenue par la méthode des éléments finis appliqué à une pièce réparée. Elle représente le niveau de sollicitation dans la zone réparée à appliquer selon la hauteur de coupe Hc.

20 La pièce peut donc être coupée à la hauteur minimale Hc1 pour garantir au moins le niveau cible de sollicitation dans la zone de réparation de la pièce réparée. La coupe a pour effet d'augmenter la raideur de la pièce et donc sa fréquence de résonnance. A titre d'exemple, la fréquence correspondant 25 au mode 1F de l'aube FAN non tronquée est d'environ 58Hz (soit 4,8h pour atteindre 1000000 cycles). Avec la coupe présentée précédemment (500 mm), la fréquence augmente à 75Hz (soit 3,7h pour atteindre 1000 000 cycles). A nombre de cycles égal, on gagne donc environ 1 heure d'essai par pièce soit environ 1 jour d'essai pour 6 pièces. Cette augmentation de la 30 fréquence de résonnance contribue à une réduction de la durée de test nécessaire. Le procédé de test de l'invention permet d'adapter un test en fatigue d'une pièce tout en conservant un banc conventionnel déjà -16- opérationnel. Il comporte une grande adaptabilité à des bancs traditionnels de test en fatigue vibratoire par exemple comportant une table vibrante. Le procédé comporte également une grande souplesse vis-à-vis s de la configuration de la pièce à tester puisque cette dernière peut être découpée et ajustée de manière à déterminer une hauteur et une forme de coupe permettant de valider un abattement. Le principal avantage de l'invention est de proposer un gain de 10 temps et donc de coût d'un test en fatigue vibratoire. Le procédé permet également de diminuer le nombre de pièces nécessaires pour la réalisation de tests en fatigue vibratoire.

15 Le fait de tronquer la pièce permet d'atteindre plus rapidement le nombre de cycles à rupture et donc de réduite le temps d'essai. En outre, cela permet de valider le « juste nécessaire » c'est-à-dire la valeur maximale d'abattement. Cette méthodologie de validation d'un abattement matériau en 20 fatigue vibratoire peut être appliquée à l'ensemble des aubes de turboréacteur, ainsi que pour d'autres types de réparations ou d'écarts par rapport à la définition pour lesquels on cherche à valider un abattement en fatigue vibratoire. En effet, la réparation peut être une soudure pour le maintien d'un 25 patch sur le bord d'attaque d'une aube. Mais l'invention se rapporte à n'importe quelle autre liaison permettant de maintenir un patch sur la surface du bord d'attaque d'une pièce. Le procédé de l'invention pour être adapté peut comporter : 30 - une estimation de l'abattement maximal à N% à valider, ces données sont dépendantes des matériaux utilisés ; - une détermination du mode vibratoire à exciter par un essai pour démontrer que l'on a un abattement inférieur à N% ; -17- - une définition de la hauteur et de la forme de la coupe de l'aubage afin d'obtenir une sensibilité Sp proche de N% au point de la réparation où les contraintes sont maximales. s La sensibilité Sp considérée de la contrainte maximale en un point de la réparation devrait de préférence être au moins supérieure de 5% à la valeur calculée par une méthode mathématique. Cette marge permet de ne pas surestimer la sensibilité réelle que l'on obtiendra par les mesures pendant le test. 10

Claims (4)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de réalisation d'un essai en fatigue vibratoire d'une pièce s mécanique (1) ayant une limite d'endurance en fatigue, ladite pièce (1) comportant une réparation (3) s'étendant en partie sur une première zone de ladite pièce, ledit procédé comportant une phase préliminaire de l'essai comprenant : - une sélection d'un mode de sollicitation de la pièce ; 10 - une détermination d'une coupe de la pièce définissant une pièce tronquée, la coupe de la pièce étant définie de manière à obtenir un niveau de sollicitation dans la zone réparée égale à la valeur maximale d'un abattement à valider ; ledit procédé comprenant en outre : 15 - une sélection d'un moyen de mesure pour le pilotage de l'essai en fatigue par la mesure d'une contrainte appliquée en au moins un point de la pièce ; - une détermination d'une fréquence de résonnance de la pièce tronquée selon le mode de sollicitation sélectionné ; 20 - la mise en oeuvre d'une sollicitation selon le mode sélectionné à un niveau donné de la pièce tronquée à la fréquence de résonnance jusqu'à rupture de ladite pièce.
2. 2. Procédé de réalisation d'un essai en fatigue vibratoire selon la 25 revendication 1, caractérisé en ce que la coupe de la pièce est déterminée par un premier calcul d'une sensibilité de la pièce tronquée, ladite sensibilité étant sensiblement égale à la valeur maximale de l'abattement. 30
3. 3. Procédé de réalisation d'un essai en fatigue vibratoire selon la revendication 2, caractérisé en ce que la valeur de sensibilité est comprise entre 40 et 50% de la limite d'endurance de la pièce.-19
4. 4. Procédé de réalisation d'un essai en fatigue vibratoire selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que : - la pièce est une aube de turboréacteur ; - la première zone est le bord d'attaque de l'aube ; - la réparation comprend une pièce de réparation soudée sur la première zone. Procédé de réalisation d'un essai en fatigue vibratoire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la détermination de la coupe de la pièce comprend la détermination d'une hauteur de coupe et d'une forme de coupe. Procédé de réalisation d'un essai en fatigue vibratoire d'une pièce selon la revendication 6, caractérisé en ce que la forme de la coupe est transversale dans un plan perpendiculaire à l'axe de la pièce de réparation. Procédé de réalisation d'un essai en fatigue vibratoire d'une pièce selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le mode de sollicitation est un mode de flexion appliqué à la pièce. Procédé de réalisation d'un essai en fatigue vibratoire d'une pièce selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce 25 qu'une étape de mesure de la sensibilité pendant l'essai est réalisée au moyen d'un ensemble de capteurs disposé sur la pièce tronquée permettant : - un premier relevé d'au moins une valeur de contrainte dans la première zone et ; 30 - un second relevé d'au moins une valeur de contrainte dans une autre zone de la pièce, le rapport entre le premier relevé et le second relevé étant comparé à un rapport calculé aux mêmes points de la pièce tronquée par la méthode des éléments finis.5. 6. 7. 8. 35- 20 - 9. Procédé de réalisation d'un essai en fatigue vibratoire d'une pièce selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les moyens de mesure comprennent : - au moins un premier capteur (31) dans la première zone de la pièce tronquée ; - au moins un second capteur (33) dans une seconde zone de la pièce tronquée dans laquelle la valeur de la contrainte en fatigue est sensiblement proche de la valeur maximale. - au moins un troisième capteur (30) permettant le pilotage de to l'essai, ledit troisième capteur (30) étant situé dans une troisième zone où le gradient des contraintes est minimal lors de la sollicitation de la pièce. 15