Détermination d'une loi de propagation de fissure de fatigue par corrélation d'images numériques

La Corrélation d'Images Numériques (CIN) a été utilisée pour identifier des lois de propagation de fissures en utilisant comme cadre les séries de Williams. La procédure d'identification est menée en trois étapes : (i) détermination des champs de déplacement sur chaque cycle de chargement considéré; (ii) détermination des termes des séries de Williams par une minimisation de la différence des champs expérimentaux avec les solutions analytiques de Williams paramétrées automatiquement; (iii) les coefficients identifiés sont alors utilisés pour initialiser la troisième étape qui est une corrélation d'images dite « intégrée » où les fonctions de forme sont les séries de Williams. Cette procédure permet d'obtenir des résultats plus précis que par une simple méthode projective et permet de gagner un temps précieux en initialisant les termes des séries de Williams pour la corrélation intégrée

Détermination d'une loi de propagation de fissure de fatigue et étude de la plasticité cyclique par Corrélation d'Images Numériques

Pour le dimensionnement en phase de propagation des fissures de fatigue, la plupart des prédictions de durée de vie sont basées sur des concepts théoriques où le milieu est supposé élastique et les déplacements/contraintes peuvent alors être exprimés à proximité de la pointe de fissure. Néanmoins, cette hypothèse de plasticité confinée peut rapidement s'avérer insuffisante en particulier lors d'essais de fissuration à charge maximale constante où la plasticité est susceptible de jouer un rôle important sur la vitesse de fissuration. L'approche développée permet d'observer et de quantifier l'importance de cette zone en se basant sur deux méthodes complémentaires, à savoir la corrélation d'images et la méthode des éléments finis. La méthodologie consiste en l'application, sous forme de conditions aux limites de type Dirichlet, des champs de déplacement expérimentaux obtenus par corrélation d'images à un modèle éléments finis élasto-plastique. Le domaine considéré, centré sur la pointe de fissure, est déplacé à chaque nouvelle position du front de fissure et les conditions aux limites sont mises à jour. Les quantités relatives à l'histoire du chargement, à savoir les contraintes résiduelles et les déformations plastiques du calcul précédent sont interpolées sur le maillage déplacé et sont ajoutés au modèle. Cette approche permet donc d'appliquer des chargements proches de la réalité, car expérimentaux et d'observer l'évolution de la plasticité d'un état confiné à un état généralisé à travers un modèle numérique

Determination of a fatigue crack growth law and the influence of the local plasticity by using Digital Image Correlation

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Solidification/stabilization (S/S) of high viscosity organics in geopolymers

International audienceThis research contributes to nuclear waste management by proposing a simple treatment route for high viscosity (HV) organics (oils and greases). These are currently without an industrial solution, because they are not directly pourable into a cementation matrix. Their solidification/stabilization (S/S) into geopolymers (GP) is investigated. Incorporation is achieved by assembling the HV organics (a model oil MO, an industrial oil IO or a grease G) with a low viscosity (LV) solvent, either dodecane (C12) or a mix of tributylphosphate (TBP)/C12, prior to mixing with the fresh GP.First, the minimal solvent amount is determined to achieve sufficient fluidity of the HV oil or grease mix. Two different criteria are used, one for the Newtonian oils and the other for the non-Newtonian grease. Secondly, the immobilization of 20%vol of assembled mix is performed into a GP paste or mortar. The organics bleeding, the GP setting, the rheological properties of the mix, and the mechanical performance at 28 days endogenous curing are assessed. The morphology of the oil or grease emulsion inside the hardened GP mortar is determined by 2D SEM observations and 3D quantitative X Ray micro-computed tomography. The efficiency of the immobilization is proven by cross analyzing these properties. In particular, a minimal compressive strength of 25.4 MPa +/− 4.6 is achieved for a GP mortar immobilizing 20%vol HVG assembled with TBP/C12; it corresponds to an emulsion made of 12.9%vol droplets in the 10–480 µm size range, and 7.1%vol smaller than 10 µm, without organics bleeding

A cyclic plasticity study by coupling Digital Image Correlation and Finite Elements methods

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Geopolymer foams for fire protection

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Fatigue crack growth law identification by Digital Image Correlation and electrical potential method for ductile cast iron

International audienceIn this paper, a comparison between two methods used to identify fatigue crack propagation law is conducted: Digital Image Correlation (DIC) and Direct Current Potential Drop (DCPD). For this purpose, fatigue tests were conducted at R-ratio of 0.1 on a ductile cast iron commonly used for exhaust manifolds manufacturing. Results show a good agreement between the methods illustrating the accuracy of each technique for the analysis of fatigue crack growth. Moreover, an interest of DIC is also to allow studying the plasticity that occurs at the crack tip during the fatigue test

Deformation of two-phase aggregates with in situ X-ray tomography in rotating Paris–Edinburgh cell at GPa pressures and high temperature

High-pressure (>1 GPa) torsion apparatus can be coupled with in situ X-ray tomography (XRT) to study microstructures in materials associated with large shear strains. Here, deformation experiments were carried out on multi-phase aggregates at ∼3–5 GPa and ∼300–500°C, using a rotational tomography Paris–Edinburgh press (RoToPEc) with in situ absorption contrast XRT on the PSICHE beamline at Synchrotron SOLEIL. The actual shear strain reached in the samples was quantified with respect to the anvil twisting angles, which is γ ≤ 1 at 90° anvil twist and reaches γ ≃ 5 at 225° anvil twist. 2D and 3D quantifications based on XRT that can be used to study in situ the deformation microfabrics of two-phase aggregates at high shear strain are explored. The current limitations for investigation in real time of deformation microstructures using coupled synchrotron XRT with the RoToPEc are outlined

Multi-partner benchmark experiment of fatigue crack growth measurements

International audienceThe design of reliable structures and the estimation of the residual fatigue life of industrial parts containing flaws or cracks rely on our ability to predict the propagation of fatigue cracks. Whereas in industrial component cracks might have a complex path due to geometry and loading, lab experiments used for identifying crack propagation law are often in pure mode I. The paper presents a synthesis of an experimental benchmark performed in the context of a French national research network. A sample has been designed to produce mixed-mode crack propagation and variation of small scale yielding conditions. Two geometries and two maximum load levels are defined for the two tested materials: a stainless steel and an aluminum alloy. Around ten participants performed experiments using their usual instrumentation. Among the eight possible parameter sets, three are selected for which detailed results are presented. A satisfying overall agreement is obtained. But, some discrepancies are evidenced due either to limitations of the instrumentation or simply because from one lab to the other the applied load is not exactly the same. It is thus concluded that one of the most important issue is boundary conditions, which is confirmed by numerical simulations