Identification à partir de mesures de champs (application de l'erreur en relation de comportement modifiée)

La caractérisation des propriétés matérielles basée sur le dialogue essai-calcul requiert des précautions quant à la prise en compte des grandeurs physiques mises en jeu, aussi bien mesurées que calculées. Les mesures de champs cinématiques délivrent des informations qui permettent de rendre compte du comportement local du matériau et constituent une entrée riche pour ce type de dialogue axé sur la confrontation modèle - mesure. L objet de ce travail est de discuter l identification de propriétés élastiques homogènes ou hétérogènes, basée sur l exploitation de mesures de champs, qui soulève la problématique de la prise en compte de mesures perturbées et d hypothèses fortes de modélisation. Le but de cette étude est de discuter deux manières différentes pour aborder le problème. La première consiste à traiter les mesures en amont de l étape d identification, afin de filtrer les perturbations de mesures, et est basée sur l outil d approximation diffuse. La seconde consiste à développer une méthode d identification inverse à partir d essais quasi-statiques cherchant à tenir compte du caractère incertain des mesures, dès sa formulation, en utilisant l ensemble des informations théoriques et expérimentales disponibles, en particulier en l absence d informations sur les conditions aux limites. Cette méthode est basée sur les principes de l erreur en relation de comportement modifiée, amenant à résoudre des problèmes éléments finis non standards, et a conduit à mettre en œuvre des méthodes de résolution adaptées. L étude a permis de souligner la robustesse de la méthode face aux incertitudes de mesure, notamment en comparaison avec le recalage par éléments finis.The identification of material properties based on the confrontation between the experimental data and their numerical counterpart needs to pay special attention to their reliability and then to take some precautions. Especially, when dealing with full-field measurements which provide rich kinematic information enabling new possibilities for the characterization of material constitutive parameters. The aim of this work is to discuss the identification of the elastic parameters, for either homogeneous or heterogeneous materials, leading to the more general problem of the taking into account of noisy experimental data and strong model hypotheses. Two different approaches are addressed in this study. The first one consists in the processing of the experimental data upstream of the identification stage, by filtering them through a diffuse approximation algorithm. The second approach focuses on the development of an inverse identification strategy from static tests. This method takes into account the uncertainty of the measurements from the beginning of the formulation and is based on the modified constitutive relation error principles. It involves the resolution of non standard finite element problems using specific resolution methods. The study pointed out the robustness of the proposed method towards measurement errors, in particular when compared to the finite element model updating method.COMPIEGNE-BU (601592101) / SudocSudocFranceF

Identification à partir de mesures de champs-Application de l'erreur en relation de comportement modifiée

Ce travail consiste a exploiter les mesures de champs par corrélation d'images numériques. Il aborde l'identification des propriétés élastiques hétérogènes d'un matériau composite par l'approche inverse utilisant l'erreur en relation de comportement modifiée. La démarche consiste a définir le problème de base en utilisant uniquement les mesures de champs de déplacement disponibles sur une partie du domaine, et à minimiser une fonction coût construite avec une formulation en déplacement. Une attention particulière sera portée à la robustesse de la méthode vis-a-vis du bruit

Identification d'un modèle de plasticité cristalline à partir de mesures de champs multimodales

À partir d'essais de traction sur une éprouvette en alliage d'aluminium (5052) réalisés in-situ dans un diffractomètre, des mesures de champs de déformation élastique ont été effectuées et des champs de déplacement ont été mesurés par corrélation d'images numériques sur la surface de l'échantillon. Des simulations de cet essai ont ensuite été réalisées avec une loi de plasticité cristalline pour permettre l'identification, par une approche inverse, des paramètres constitutifs

Identification à partir de mesures de champs : application de l'erreur en relation de comportement modifiée

The identification of material properties based on the confrontation between the experimental data and their numerical counterpart needs to pay special attention to their reliability and then to take some precautions. Especially, when dealing with full-field measurements which provide rich kinematic information enabling new possibilities for the characterization of material constitutive parameters. The aim of this work is to discuss the identification of the elastic parameters, for either homogeneous or heterogeneous materials, leading to the more general problem of the taking into account of noisy experimental data and strong model hypotheses. Two different approaches are addressed in this study. The first one consists in the processing of the experimental data upstream of the identification stage, by filtering them through a diffuse approximation algorithm. The second approach focuses on the development of an inverse identification strategy from static tests. This method takes into account the uncertainty of the measurements from the beginning of the formulation and is based on the modified constitutive relation error principles. It involves the resolution of non standard finite element problems using specific resolution methods. The study pointed out the robustness of the proposed method towards measurement errors, in particular when compared to the finite element model updating method.La caractérisation des propriétés matérielles basée sur le dialogue essai-calcul requiert des précautions quant à la prise en compte des grandeurs physiques mises en jeu, aussi bien mesurées que calculées. Les mesures de champs cinématiques délivrent des informations qui permettent de rendre compte du comportement local du matériau et constituent une entrée riche pour ce type de dialogue axé sur la confrontation modèle - mesure. L’objet de ce travail est de discuter l’identification de propriétés élastiques homogènes ou hétérogènes, basée sur l’exploitation de mesures de champs, qui soulève la problématique de la prise en compte de mesures perturbées et d’hypothèses fortes de modélisation. Le but de cette étude est de discuter deux manières différentes pour aborder le problème. La première consiste à traiter les mesures en amont de l’étape d’identification, afin de filtrer les perturbations de mesures, et est basée sur l’outil d’approximation diffuse. La seconde consiste à développer une méthode d’identification inverse à partir d’essais quasi-statiques cherchant à tenir compte du caractère incertain des mesures, dès sa formulation, en utilisant l’ensemble des informations théoriques et expérimentales disponibles, en particulier en l’absence d’informations sur les conditions aux limites. Cette méthode est basée sur les principes de l’erreur en relation de comportement modifiée, amenant à résoudre des problèmes éléments finis non standards, et a conduit à mettre en œuvre des méthodes de résolution adaptées. L’étude a permis de souligner la robustesse de la méthode face aux incertitudes de mesure, notamment en comparaison avec le recalage par éléments finis

Identification from full-field measurements : applying the modified constitutive relation error strategy

La caractérisation des propriétés matérielles basée sur le dialogue essai-calcul requiert des précautions quant à la prise en compte des grandeurs physiques mises en jeu, aussi bien mesurées que calculées. Les mesures de champs cinématiques délivrent des informations qui permettent de rendre compte du comportement local du matériau et constituent une entrée riche pour ce type de dialogue axé sur la confrontation modèle - mesure. L’objet de ce travail est de discuter l’identification de propriétés élastiques homogènes ou hétérogènes, basée sur l’exploitation de mesures de champs, qui soulève la problématique de la prise en compte de mesures perturbées et d’hypothèses fortes de modélisation. Le but de cette étude est de discuter deux manières différentes pour aborder le problème. La première consiste à traiter les mesures en amont de l’étape d’identification, afin de filtrer les perturbations de mesures, et est basée sur l’outil d’approximation diffuse. La seconde consiste à développer une méthode d’identification inverse à partir d’essais quasi-statiques cherchant à tenir compte du caractère incertain des mesures, dès sa formulation, en utilisant l’ensemble des informations théoriques et expérimentales disponibles, en particulier en l’absence d’informations sur les conditions aux limites. Cette méthode est basée sur les principes de l’erreur en relation de comportement modifiée, amenant à résoudre des problèmes éléments finis non standards, et a conduit à mettre en œuvre des méthodes de résolution adaptées. L’étude a permis de souligner la robustesse de la méthode face aux incertitudes de mesure, notamment en comparaison avec le recalage par éléments finis.The identification of material properties based on the confrontation between the experimental data and their numerical counterpart needs to pay special attention to their reliability and then to take some precautions. Especially, when dealing with full-field measurements which provide rich kinematic information enabling new possibilities for the characterization of material constitutive parameters. The aim of this work is to discuss the identification of the elastic parameters, for either homogeneous or heterogeneous materials, leading to the more general problem of the taking into account of noisy experimental data and strong model hypotheses. Two different approaches are addressed in this study. The first one consists in the processing of the experimental data upstream of the identification stage, by filtering them through a diffuse approximation algorithm. The second approach focuses on the development of an inverse identification strategy from static tests. This method takes into account the uncertainty of the measurements from the beginning of the formulation and is based on the modified constitutive relation error principles. It involves the resolution of non standard finite element problems using specific resolution methods. The study pointed out the robustness of the proposed method towards measurement errors, in particular when compared to the finite element model updating method

Robust identification of elastic properties using the Modified Constitutive Relation Error

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On the Identification and Validation of an Anisotropic Damage Model Using Full-field Measurements

International audienceTwo different mechanical tests are performed on a laminated composite coupon to induce an anisotropic damage affecting essentially shear modulus softening. The first test is a uniaxial tension loading on a straight coupon, which is used to evaluate the damage law using a conventional approach, while the second contains a notch that enhances dramatically the strain (and hence damage) heterogeneity. A global digital image correlation approach is used to quantify the kinematic fields all along the loading path of the second experiment. Displacement fields are hence evaluated based on a finite element type discretization. A further exploitation based on the reconditioned equilibrium gap method (and without any further information) gives access to a quantitative measurement of the damage law. The latter approach makes use of a finite element model based on the very same mesh and element shape function. This full-field-based identification method compares very well with traditional techniques, up to the stage where macroscopic localization prevents their subsequent exploitations. Moreover, it is shown that neither the type of mechanical test, nor the discretization of the displacement field, affects the identification of the damage law

Polymer additive manufacturing of ABS structure: Influence of printing direction on mechanical properties

International audienceThe present study relates to Polymers Additive Manufacturing (PAM) traditionally used for rapid prototyping operations. The use of PAM components as functional parts is still marginal compared to injection molded components. This is due to the uncertainty on their mechanical properties and to the present knowledge on PAM products. A new additive manufacturing technology has been integrated in the free former-Arburg machine. It was inspired by injection molding technology and creates plastic parts using layers built up from tiny droplets of polymer. In this work, the mechanical characterization of thermoplastic polymer parts obtained by Arburg Plastic Free forming (APF) is studied. Additionally the mechanical properties of polymer specimens obtained by injection molding as a conventional process are studied in order to evaluate the influence of the manufacturing process on the parts mechanical behavior. The tensile mechanical properties are evaluated by varying some manufacturing parameters, such as the printing path. Microstructural analyses have been performed to better understand the relationship between the manufacturing process and the final mechanical properties

Investigations on the fracture behavior of Inconel 718 superalloys obtained from cast and additive manufacturing processes

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