Détermination de l'origine d'un endommagement

La détermination de l’origine d’un endommagement sur un système physique (ex : pièce métallique ou polymère, flexible de frein, câbles…) porte tant sur l’origine de la dégradation des capacités physiques que sur la nature intentionnelle ou naturelle de l’événement. La fractographie est l’art d’analyser la surface d’une pièce rompue. Dans l'industrie, elle a pour but de déterminer les différents types de rupture d’une pièce et ainsi identifier l’origine d’une défaillance. Dans le domaine forensique, la fractographie permet de déterminer le caractère criminel ou accidentel d'un événement.

Quelques notions

L’identification d’un dommage s’appuie essentiellement sur l’observation. Cette analyse se fait à l’œil nu, au microscope optique ou en microscopie électronique à balayage. Elle consiste à examiner attentivement l’aspect général de la dégradation et les accidents de surface. Ainsi, tous les renseignements et indices sont recueillis afin de classer la défaillance (par rupture, par corrosion ou par usure), de définir le mode de chargement, le type de sollicitation et de localiser la zone d’amorçage. A l'issue, des examens complémentaires en laboratoire (optique, essais mécaniques…) peuvent être réalisés.

L’absence de traces d’outils favorise l’hypothèse d’une défaillance plutôt que celle d’un acte malveillant. Une fractographie de la surface rompue est indispensable pour confirmer cette hypothèse. A l'opposé, la présence d’une trace d’outil témoigne d’un acte dû à l’intervention de la main humaine. Dans un tel cas, l'expert est en mesure de déterminer quel type d'outil (pince, coupe-boulon…) est à l'origine de cette avarie.

En science forensique, le technicien a pour mission de déterminer l'origine de l’endommagement et si un acte intentionnel et/ou malveillant a été commis. Pour cette analyse, il se base à la fois sur son expérience et sur les observations réalisées.

   

Étude d'un cas fictif

Courant été 2020, une personne décède dans un parc aventure proposant des activités d'accrobranche. Les premières constations effectuées par les techniciens d'identification criminelle révèlent qu'un câble a rompu et provoqué la chute mortelle d'une personne. Le propriétaire du parc aventure déclare être en conflit avec le gérant d'un autre parc aventure, il le soupçonne même d'avoir saboté le câble pour lui nuire. Les agents-préleveurs procèdent alors à la saisie du câble afin de le faire analyser et de déterminer l'origine de la rupture.

Le câble à examiner est composé de plusieurs brins en acier.

Vue du morceau de câble rompu à expertiser

Lors des premiers examens visuels, aucune trace d'outil n'est mis en évidence. En revanche, il appert que les brins possèdent une forme allongée et ne présentent pas une coupure nette mais semblent plutôt être arrachés. Les observations en microscopie électronique à balayage confirment le profil allongé des extrémités des brins [1].

Vue des extrémités des brins métalliques

   

Les faciès de rupture sont de type ductile. La ductilité est la capacité d'un matériau à se déformer plastiquement sans se rompre. En effet, l'endommagement se traduit visuellement par un allongement avec réduction de la section du brin. La striction (ou déformation plastique) du brin correspond à un « étranglement » localisé où se concentre la plus grande part de la déformation plastique.

La déformation conduit ensuite à la rupture finale dont la cassure a la forme d'une coupelle avec présence de cupules (en forme de cratères) se développant autour de particules présentes dans le matériau. Ceci est particulièrement vrai pour un alliage métallique polyphasé constitué d'une matrice et de fines particules dispersées (précipités ou inclusions). Ces inclusions ont pour but d'améliorer les caractéristiques mécaniques du matériau.

Vue d'un faciès de rupture d'un des brins en acier

   

La déformation plastique s'amorce par glissement dans la seule matrice douce alors que les particules rigides et résistantes ont un comportement inélastique. En physique, l'élasticité est la propriété d'un matériau solide à retrouver sa forme d'origine après avoir été déformé. La déformation élastique est une déformation réversible contrairement à la déformation plastique.

Les cavités – ou micro-vides – se forment lors du "déchaussement" des inclusions. Il en résulte que la rupture s'amorce par formation de ces cavités aux interfaces entre les particules peu déformables et la matrice beaucoup plus ductile. La rupture se développe par l'association du cisaillement de la matrice et de la coalescence (réunion) des micro-vides, formant ainsi une fissure. Ce type de rupture est habituellement observé lorsque l'on tire sur un câble jusqu'à l'arrachement [2].

Vidéo pour comprendre la coalescence [3],

Les examens visuels du câble rompu ainsi que les analyses morphologiques des faciès de rupture de l'ensemble des brins métalliques mettent en évidence des ruptures de type ductile. Ce type de rupture est habituellement observée sur des éléments ou pièces ayant subi une surcharge ou une sollicitation inhabituelle.

Ainsi, l'analyse aboutira à la conclusion suivante : dans le cadre de l'accident survenu dans le parc aventure, la défaillance technique est l'hypothèse à privilégier plutôt qu'un acte malveillant.

   

Sources

[1] : CETIM, JJ GUERIN, La pratique des analyses d'avarie, juillet 2005.

[2] : CACEMI, METALLOGRAPHIE ET FRACTOGRAPHIE : deux techniques complémentaires pour le métallurgiste, octobre 2012.

[3] : How and When Metals Fail de la chaine Cornell University

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