by Ng, Hiu Tung. / Thesis (M.Phil.)--Chinese University of Hong Kong, 1997. / Includes bibliographical references (leaves 121-123). / by Ng, Hiu Tung. / Acknowledgement --- p.i / Abstract --- p.ii / Table of Contents --- p.iv / List of Figures --- p.viii / List of Tables --- p.xi / Chapter Chapter One --- Introduction --- p.1 / Chapter 1.1 --- Non-destructive testing techniques --- p.2 / Chapter 1.1.1 --- Liquid penetration technique --- p.2 / Chapter 1.1.2 --- Electrical methods (Eddy current testing) --- p.3 / Chapter 1.1.3 --- Ultrasonic testing --- p.4 / Chapter 1.1.4 --- Radiography --- p.5 / Chapter 1.1.5 --- Magnetic methods --- p.6 / Chapter 1.2 --- The development of Barkhausen and magnetoacoustic emissions --- p.7 / Chapter 1.2.1 --- Barkhausen emission --- p.7 / Chapter 1.2.2 --- Magnetoacoustic emission --- p.8 / Chapter 1.3 --- The advantages of using Barkhausen and magnetoacoustic emission over the other nondestructive techniques --- p.10 / Chapter Chapter Two --- Fundamental concept in ferromagnetic materials --- p.12 / Chapter 2.1 --- Ferromagnetism --- p.12 / Chapter 2.1.1 --- Curie point --- p.13 / Chapter 2.1.2 --- Hysteresis loop --- p.14 / Chapter 2.2 --- Magnetic domains --- p.17 / Chapter 2.2.1 --- Magneto static energy --- p.17 / Chapter 2.2.2 --- Structure of domain wall --- p.19 / Chapter 2.2.3 --- Domain wall motion --- p.21 / Chapter 2.2.4 --- Domain nucleation --- p.22 / Chapter 2.3 --- Magnetostriction --- p.28 / Chapter 2.3.1 --- Spontaneous magnetostriction --- p.28 / Chapter 2.3.2 --- Saturation magnetostriction --- p.29 / Chapter 2.3.3 --- Field-induced magnetostriction --- p.29 / Chapter 2.3.4 --- Magnetostriction of polycrystalline --- p.30 / Chapter 2.4 --- Effect of stress on magnetic properties --- p.36 / Chapter 2.4.1 --- Stress --- p.36 / Chapter 2.4.2 --- Effect of stress on the magnetization --- p.37 / Chapter 2.4.3 --- Effect of stress on the magnetostriction --- p.38 / Chapter 2.5 --- Eddy current shielding --- p.41 / Chapter Chapter Three --- Barkhausen emission and magnetoacoustic emission --- p.42 / Chapter 3.1 --- Barkhausen emission --- p.42 / Chapter 3.1.1 --- The wall potential energy model of Barkhausen emission --- p.43 / Chapter 3.1.2 --- Typical BE profiles --- p.45 / Chapter 3.2 --- Magnetoacoustic emission --- p.48 / Chapter 3.2.1 --- Magnetoacoustic emission model --- p.48 / Chapter 3.2.2 --- Typical MAE profiles --- p.50 / Chapter Chapter Four --- Instrumentation --- p.52 / Chapter 4.1 --- Introduction --- p.52 / Chapter 4.2 --- Experimental setup for Barkhausen emission --- p.53 / Chapter 4.3 --- Experimental setup for magnetoacoustic emission --- p.56 / Chapter 4.4 --- Specimen treatment --- p.58 / Chapter 4.4.1 --- Furnace --- p.58 / Chapter 4.4.2 --- Instron loading machine --- p.60 / Chapter 4.4.3 --- Optical microscopy --- p.60 / Chapter 4.4.4 --- Vicker's hardness tester --- p.61 / Chapter Chapter Five --- Effect of field frequency and strength on Barkhausen emission in mild steel and nickel --- p.66 / Chapter 5.1 --- Introduction --- p.66 / Chapter 5.2 --- Experiments --- p.67 / Chapter 5.3 --- Results and discussions --- p.68 / Chapter 5.4 --- Conclusions --- p.76 / Chapter Chapter Six --- Effect of residual stress on Barkhausen and magnetoacoustic emissions in steel bar --- p.77 / Chapter 6.1 --- Introduction --- p.77 / Chapter 6.2 --- Experiments --- p.81 / Chapter 6.3 --- Results and discussions --- p.84 / Chapter 6.3.1 --- BE profiles --- p.84 / Chapter 6.3.2 --- MAE profiles --- p.85 / Chapter 6.3.3 --- Optical microscopy and hardness measurements --- p.85 / Chapter 6.4 --- Conclusions --- p.92 / Chapter Chapter Seven --- Effect of residual stress on Barkhausen and magnetoacoustic emissions in a nickel bar --- p.93 / Chapter 7.1 --- Introduction --- p.93 / Chapter 7.2 --- Experiments --- p.96 / Chapter 7.3 --- Results and discussions --- p.97 / Chapter 7.3.1 --- Hardness and optical microscopy measurement --- p.97 / Chapter 7.3.2 --- BE profiles --- p.98 / Chapter 7.3.3 --- MAE profiles --- p.99 / Chapter 7.4 --- Comparison of nickel and mild steel --- p.106 / Chapter 7.5 --- Conclusions --- p.108 / Chapter Chapter Eight --- Effect of dynamic stress on Barkhausen emission in mild steel --- p.109 / Chapter 8.1 --- Introduction --- p.109 / Chapter 8.2 --- Experiments --- p.110 / Chapter 8.3 --- Results and discussions --- p.112 / Chapter 8.4 --- Conclusions --- p.118 / Chapter Chapter Nine --- Conclusions --- p.119 / References --- p.121

<p align='justify'>L’adaptation des surfaces pour des fonctions prédéterminées par le choix des matériaux métalliques ou des couches minces ayant des propriétés mécaniques avancées peut potentiellement permettre de réaliser des nouvelles applications à petites échelles. Concevoir de telles applications utilisant des nouveaux matériaux nécessite en premier lieu la connaissance des propriétés mécaniques des matériaux ciblés à l’échelle microscopique et nanoscopique. Une méthode souvent appliquée pour caractériser les matériaux à petites échelles est la nanoindentation, qui peut être vue comme une mesure de dureté à l’échelle nanoscopique.</p><p><p align='justify'>Ce travail présente une contribution relative à l'interprétation des résultats de la nanoindentation, qui fait intervenir un grand nombre de phénomènes physiques couplés à l'aide de simulations numériques. A cette fin une approche interdisciplinaire, adaptée aux phénomènes apparaissant à petites échelles, et située à l’intersection entre la physique, la mécanique et la science des matériaux a été utilisée. Des modèles numériques de la nanoindentation ont été conçus à l'échelle atomique (modèle discret) et à l'échelle des milieux continus (méthode des éléments finis), pour étudier le comportement du nickel pur. Ce matériau a été choisi pour ses propriétés mécaniques avancées, sa résistance à l'usure et sa bio-compatibilité, qui peuvent permettre des applications futures intéressantes à l'échelle nanoscopique, particulièrement dans le domaine biomédical. Des méthodes avancées de mécanique du solide ont été utilisées pour prendre en compte les grandes déformations locales du matériau (par la formulation corotationelle), et pour décrire les conditions de contact qui évoluent au cours de l'analyse dans le modèle à l'échelle des milieux continus (traitement des conditions de contact unilatérales et tangentielles par une forme de Lagrangien augmenté).</p><p><p align='justify'>L’application des modèles numériques a permis de contribuer à l’identification des phénomènes qui gouvernent la nanoindentation du nickel pur. Le comportement viscoplastique du nickel pur pendant nanoindentation a été identifié dans une étude expérimentale-numérique couplée, et l'effet cumulatif de la rugosité et du frottement sur la dispersion des résultats de la nanoindentation a été montré par une étude numérique (dont les résultats sont en accord avec des tendances expérimentales).</p> <p><p align='justify'>Par ailleurs, l’utilisation de l’outil numérique pour une autre application à petites échelles, la manipulation des objets par contact, a contribué à la compréhension de la variation de l’adhésion électrostatique pendant micromanipulation. La déformation plastique des aspérités de surface sur le bras de manipulateur (en nickel pur) a été identifiée comme une source potentielle d’augmentation importante de l'adhésion pendant la micromanipulation, qui peut potentiellement causer des problèmes de relâche et de précision de positionnement, observés expérimentalement.</p><p><p align='justify'>Les résultats présentés dans cette thèse montrent que des simulations numériques basées sur la physique du problème traité peuvent expliquer des tendances expérimentales et contribuer à la compréhension et l'interprétation d'essais couramment utilisé pour la caractérisation aux petites échelles. Le travail réalisé dans cette thèse s’inscrit dans un projet de recherche appelé "mini-micro-nano" (mµn), financé par la Communauté Française de Belgique dans le cadre de "l'Action de Recherche Concertée", convention 04/09-310.</p> / Doctorat en Sciences de l'ingénieur / info:eu-repo/semantics/nonPublished