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MEC-761

ESSAIS MÉCANIQUES ET CONTRÔLE NON DESTRUCTIF

Travaux dirigés sur LES ULTRASONS (UT)

Les travaux dirigés de ce cours sont conçus avec l’objectif d’amener l’étudiant à approfondir la matière de façon autonome en se basant sur les principes de base et les exemples qui ont été vus en classe. En ce sens, le recours à des ouvrages de référence et la mise en commun de vos lectures individuelles sont fortement suggérés. Le chargé de travaux pratiques n’est pas là pour trouver les réponses à votre place. Il peut, par contre, vous supporter en vous orientant vers des ressources appropriées.

1. Les ondes utilisées dans le contrôle par ultrasons des matériaux sont de nature

____________________. a) mécanique b) magnétique c) électromagnétique d) harmonieuse

2. La plus courte distance séparant deux points d'une onde élastique où les particules sont dans le

même état de mouvement est : a) la période b) la longueur d'onde c) la fréquence d) l'hypoténuse

3. Le déplacement d'une particule dans une onde longitudinale est :

a) parallèle à la direction de propagation de l'onde b) perpendiculaire à la direction de propagation de l'onde c) vers l'arrière d) suivant une ellipse dans le sens contraire des aiguilles d'une montre

4. La fréquence fondamentale d'un cristal piézoélectrique utilisé dans le contrôle par ultrasons est

fonction de : a) son épaisseur b) la vitesse du son dans le matériau cristallin c) A et B d) aucune de ces réponses

Département de génie mécanique

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5. Un transducteur produisant des ondes longitudinales possède un champ rapproché donné dans l'acier. Dans l'eau, le champ rapproché de ce transducteur est: a) de la même longueur d'onde b) environ deux fois plus court c) environ quatre fois plus court d) environ quatre fois plus long

6. La déviation d'une onde acoustique passant dans un nouveau milieu est expliquée par la :

a) loi de Krautkramer b) loi de Snell c) loi de Boyle d) loi de Hooke

7. L'impédance acoustique de l'acier est _____________ que celle de l'eau.

a) plus grande b) plus faible c) à peu près la même d) plus grande ou plus faible, selon le type d'onde,

8. Dans le contrôle par ultrasons, un matériau piézoélectrique sert à :

a) convertir l'énergie électrique en énergie mécanique b) convertir l'énergie mécanique en énergie électrique c) A et B d) aucune de ces réponses

9. La pression acoustique le long de l'axe du faisceau lorsqu'on s'éloigne du palpeur présente divers

maximums et minimums dus à l'interférence. À extrémité du champ rapproché, la pression présente : a) un maximum b) un minimum c) la valeur moyenne de tous les maximums et minimums d) aucune des réponses qui précédent

10. La principale cause de perte de pression acoustique d'un faisceau incident sur une surface rugueuse

est: a) la diffusion b) la transformation de mode c) la réfraction d) la diffraction

11. La capacité de séparer des défauts individuels très rapprochés les uns des autres est appelée :

a) sensibilité b) résolution c) acuité angulaire d) linéarité

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12. Dans le contrôle par immersion, on place normalement : a) l'écho de surface à la droite de la porte d’évaluation b) l'écho de surface à la gauche de la porte d’évaluation c) le premier écho de fond sur le bord droit de la porte d’évaluation d) aucune de ces réponses

13. La méthode de présentation préférable pour déterminer l'amplitude d'un signal d'écho est la

présentation: a) de type A b) de type B c) de type C d) de type D

14. Le rapport de la pression acoustique du son réfléchi à la pression acoustique du son incident est

appelé: a) impédance acoustique b) intensité acoustique c) coefficient de réflexion d) coefficient de transmission

15. La diffusion des ultrasons est due :

a) à la fréquence b) à la vitesse sonore c) au redressement angulaire d) à des matériaux n’étant pas entièrement homogènes

16. Un transducteur au titano-zirconate de plomb perd ses propriétés piézoélectriques lorsqu'il est :

a) plongé dans l'eau b) utilisé sur une pièce forgée qui n'a pas été démagnétisée c) utilisé sur une surface dont la température est de 140 degrés C d) chauffé au-dessus de son point de Curie

17. Lequel des facteurs suivants a un effet sur la propagation des ultrasons?

a) La grosseur du grain. b) L'orientation du grain. c) La composition des bordures du grain. d) Toutes ces réponses.

18. Les ondes de Rayleigh peuvent être utilisées dans l'acier pour obtenir une pénétration de l’ordre de :

a) 10 mm b) 10 cm c) 1 m d) 1 longueur d'onde.

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19. On effectue un essai sur un arbre de 500 mm de longueur et 30 mm de diamètre à partir de l'extrémité plate en utilisant des ondes longitudinales émises par un palpeur de 2 MHz et 20 mm de diamètre. De nombreux signaux sont observés sur l'écran après 500 mm. Ces signaux sont des : a) images fantômes b) échos de paroi c) indications de filetage intérieur d) aucune de ces réponses

20. Une onde de cisaillement passe de l'acier à l'eau en faisant avec l'interface un angle de 10 degrés.

L'onde de cisaillement réfractée dans l'eau a un angle de : a) 0 degré b) 5 degrés c) 20 degrés d) aucune de ces réponses.

21. Dans le cas d'une onde plane, la pression acoustique est réduite par atténuation de façon

____________. a) linéaire b) exponentielle c) aléatoire d) aucune de ces réponses

22. À l’interface entre un solide et un liquide, une onde longitudinale à incidence oblique provenant du

solide peut donner, au plus : a) seulement une onde longitudinale réfléchie b) une onde longitudinale réfléchie et une onde de cisaillement réfléchie c) une grande onde longitudinale réfractée d) une onde longitudinale réfléchie, une onde de cisaillement réfléchie et une onde longitudinale

réfractée 23. La représentation des ondes ultrasonores par des tracés rectilignes ne tient pas compte de :

a) la réflexion b) la réfraction c) la diffraction d) l'incidence normale

24. L'atténuation d'une onde ultrasonore se propageant dans un solide peut être attribuée :

a) à l’absorption b) à la diffraction c) à la diffusion d) toutes ces réponses

25. Les appareils à ultrasons modernes sont basés sur des méthodes de traitement des signaux, comme

l'établissement de la moyenne des signaux, l'analyse spectrale, la déconvolution, l'auto-corrélation et le filtrage, qui : a) accroissent les vitesses d'exploration des systèmes automatisés b) éliminent le recours à des opérateurs c) donnent des présentations de type A plus régulières d) obtiennent de l’information pertinente à partir de données ultrasonores brutes

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26. Pour accroître la précision du repérage et de l'évaluation des défauts, il faut : a) réduire le gain b) accroître la plage c) vérifier l'étalonnage d) utiliser un palpeur de plus grande fréquence

27. En se basant sur l’impédance acoustique de l’eau (Zeau = 1,5 x 106 Ns/m3) et celle de l’acier (Zacier =

45 x 106 Ns/m3), calculer le coefficient de réflexion de la pression (amplitude) du faisceau à incidence normale provenant de l'acier. N.B. : l’énergie d’un faisceau est associée au carré de son amplitude. a) -1,236 b) -0,003 c) -0,935 d) -0,065

28. En essais aux ultrasons, l'augmentation de la longueur d'impulsion utilisée pour exciter le palpeur

entraîne: a) une diminution du pouvoir de résolution de l'appareil. b) une augmentation du pouvoir de résolution de l'appareil. c) aucun effet. d) une diminution de pénétration de l'onde sonore.

29. Lorsque le déplacement des particules d’un matériau est parallèle à la direction de propagation d’une

onde acoustique, l’onde transmise est appelée : a) onde longitudinale b) onde de cisaillement c) onde de surface d) onde de Lamb e) onde transverse

30. La plupart des liquides ne supportent pas :

a) les ondes de cisaillement b) les ondes de surface c) les ondes longitudinales. d) à la fois (a) et (b)

31. Choisir l’énoncé qui est vrai.

a) Lorsqu’on utilise des ondes de cisaillement, les ultrasons se propagent à travers la surface d’une pièce jusqu’à une profondeur de quelques particules.

b) Lorsqu’on utilise des ondes de cisaillement, les particules du matériau vibrent dans la même direction que la propagation de l’onde.

c) Lorsqu’on utilise des ondes longitudinales, les particules du matériau vibrent à angle droit par rapport à la propagation de l’onde.

d) Lorsqu’on utilise des ondes de cisaillement, les particules du matériau vibrent à angle droit par rapport à la propagation de l’onde.

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32. La vitesse des ondes de Rayleigh est environ : a) de 2% à 10% en deçà de la vitesse d’une onde transversale. b) la moitié de la vitesse d’une onde transversale. c) 0.9 fois la vitesse d’une onde longitudinale. d) le double de la vitesse d’une onde de cisaillement.

33. L’impédance acoustique d’un matériau est :

a) directement proportionnelle à la densité et inversement proportionnelle à la vitesse. b) directement proportionnelle à la vitesse et inversement proportionnelle à la densité. c) inversement proportionnelle à la vitesse et à la densité. d) égale au produit de la densité et de la vitesse.

34. Une onde change de direction lorsqu’elle rencontre, à incidence oblique, la limite d’une pièce. Ce

phénomène est appelé : a) divergence b) raréfaction c) angulation d) réflexion

35. Dans un transducteur, l’élément piézoélectrique :

a) convertit l’énergie électrique en énergie mécanique b) convertit l’énergie mécanique en énergie électrique c) à la fois (a) et (b) d) ni (a) ni (b)

36. Les transducteurs munis d’un sabot de plastique entre le cristal et l’échantillon sont généralement

utilisés pour : a) des essais avec un faisceau droit b) des essais avec un faisceau à angle c) des essais utilisant les ondes de surface d) à la fois (b) et (c)

37. La résolution de surface est la capacité d’un système d’inspection ultrasonore à :

a) détecter des discontinuités orientées parallèlement au faisceau ultrasonore. b) détecter des discontinuités au centre d’une pièce forgée ayant une microstructure très fine. c) détecter de très petites éraflures à la surface d’une pièce. d) détecter des discontinuités situées juste en dessous de la surface de la pièce inspectée.

38. Lesquels, parmi les facteurs suivants, sont des avantages d’une inspection en immersion plutôt qu’en

contact? a) Plus grande pénétration du faisceau ultrasonore. b) Portabilité. c) De plus faibles fréquences peuvent être utilisées. d) Des essais à angle peuvent être conduits afin de détecter des discontinuités ayant une

orientation quelconque.

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39. Dans la figure 1, que représente l’écho C? a) Le deuxième écho de fond. b) Le premier écho d’une discontinuité interne. c) Le deuxième écho d’une discontinuité interne. d) Le premier écho de fond.

Figure 1 : Signaux ultrasonores

40. Un liquide de couplage est utilisé dans les essais en contact pour :

a) lubrifier le transducteur et faciliter le balayage. b) facilité la transmission des ultrasons à travers l’interface transducteur/échantillon. c) accélérer le passage des ultrasons au travers de l’échantillon. d) amortir les vibrations du transducteur afin d’éviter des dommages possibles à l’échantillon.

41. Dans une représentation en A-Scan, l’axe horizontal représente :

a) le niveau d’énergie ultrasonore réfléchie. b) la distance parcourue par le transducteur. c) l’épaisseur de l’échantillon inspecté. d) le délai entre l’arrivée des échos provenant de diverses interfaces et/ou la distance entre ces

interfaces. 42. Choisir l’énoncé qui est vrai.

a) En réduisant la largeur de l’impulsion ultrasonore, on augmente la pénétration de ces ultrasons dans le matériau.

b) En réduisant la largeur de l’impulsion ultrasonore, on augmente la résolution de l’inspection. c) En augmentant la largeur de l’impulsion ultrasonore, on augmente la résolution de l’inspection. d) En augmentant la largeur de l’impulsion ultrasonore, on augmente la sensibilité de l’inspection.

43. Un opérateur doit toujours regarder les indications apparaissant à gauche de l’écho de fond parce

que : a) elles sont les plus intenses et les plus facilement distinguables. b) elles déterminent l’épaisseur du matériau. c) elles déterminent les spécifications qui peuvent être utilisées. d) elles sont fort probablement causées par des discontinuités internes.