Prévision du comportement thermomécanique de laines minérales avec des mesures de champs

Cet article présente une méthode d'identification de propriétés thermique et mécanique sur des matériaux hétérogènes comme les laines minérales crêpées qui présentent une texture localement très anisotrope, mais dont l'orientation préférentielle varie très fortement dans l'espace. Cette anisotropie locale est déterminée en orientation et en amplitude par un traitement d'image adapté. S'appuyant sur cette texture, un modèle linéaire orthotrope transverse, tant en thermique qu'en mécanique, est proposé, et dont on se propose d'identifier les propriétés par mesure de champs (thermographie Infra-Rouge et cinématique par corrélation d'images numériques). Une procédure de recalage est proposée pour déterminer un jeu de paramètres matériel optimum

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

On the influence of microstructural gradients in the fatigue lifetime estimation of a railway axle

This study aims at characterizing the influence of gradients at different scales (loading, geometry, microstructure...) on fatigue strength through a multi-scale finite element modeling associated to several high cycle fatigue criteria. This is a necessary step in the perspective of conducting a relevant experimental campaign on notched specimen exhibiting a gradient of mechanical properties

Towards a better understanding of pelvic system disorders using numerical simulation

International audienceGenital prolapse is a pathologic hyper-mobility of the organs that forms the pelvic system. Although this is common condition, the pathophysiology of this disorder is not well known. In order to improve the understanding of its origins, we recreate - virtually - this biomechanical pathology using numerical simulation. The approach builds on a finite element model with parameters measured on several fresh cadavers. The meshes are created from a MRI of a healthy woman and the simulation includes the mechanical interactions between organs (contacts, ligaments, adhesion...). The model is validated through comparison of functional mobilities of the pelvic system observed on a dynamic MRI. We then propose to modify, step by step, the model and its parameters to produce a pathologic situation and have a better understanding of the process. It is not a formal proof but the numerical experiments reinforce the clinical hypothesis on the multifactorial origins of the pathology

Caractérisation du comportement mécanique d'un gradient de microstructure

Une démarche pour la caractérisation des métaux à gradients de microstructure s'appuyant sur des mesures de champs cinématiques est proposée. L'application d'un traitement de recristallisation à une éprouvette de traction en fer pur permet l'obtention d'un gradient de taille de grain localisé. Une variation de propriétés élasto-plastique à l'échelle de ce gradient de microstructure est recherchée en comparant la réponse observée aux résultats de calculs éléments finis

Amorçage et propagation de fissures de fatigue dans un alliage Al-Si A319 lors d'essais in situ de fatigue oligocyclique sous tomographie synchrotron

Dans l'industrie automobile, le procédé généralement utilisé pour la fabrication des culasses est le moulage en coquille par gravité. Il est progressivement remplacé par le Procédé à Modèle Perdu (PMP) dans un but d'optimisation de la géométrie, de réduction des coûts et de contrôle de la consommation des véhicules. Cependant, les pièces automobiles en alliage d'aluminium fabriquées par PMP ont une microstructure plus grossière et plus de pores que les pièces fabriquées en moulage en coquille par gravité à des vitesses de refroidissement plus grandes. Cette microstructure a une influence majeure sur le comportement en fatigue et les mécanismes d'endommagement des alliages Al-Si. Dans ces travaux, les mécanismes d'endommagement en fatigue oligocyclique ont été étudiés lors d'essais in situ sous tomographie de synchrotron (SLS et ESRF) à la fois à température ambiante et à la température de service des culasses (250°C°) sur des échantillons prélevés dans les zones les plus critiques de la culasse (face flamme). Préalablement, des observations sous microtomographe par rayons X de laboratoire (MATEIS et ISIS4D) ont permis de sélectionner les échantillons et les zones d'observations et d'analyses au regard de la taille et de la localisation des pores en particulier. La reconstruction 3D des images permet de visualiser les différents éléments de la microstructure (Si eutectique, intermétalliques au fer (?(AlFeMnSi) et ? (AlFeSi)), intermétalliques au cuivre (Al2Cu et AlCuMgSi) à haute résolution (1,6 - 2.5 µm de taille de voxel). Le lien entre la microstructure et l'amorçage et la propagation des microfissures a ainsi pu être étudié en volume. Cette microstructure sert par ailleurs de texture naturelle pour la corrélation d'images volumiques. Grace aux champs de déplacement 3D mesurés, la localisation et le développement de la déformation sont suivis au cours du cyclage. Il est démontré que la microstructure complexe 3D du matériau et la présence des pores produit des hétérogénéités locales qui peuvent être corrélées avec l'amorçage et la propagation des fissures de fatigue

Relations entre texture et propriétés thermomécaniques de laines minérales

PARIS-BIUSJ-Physique recherche (751052113) / SudocSudocFranceF

Identification des propriétés élastiques d'un matériau enchevêtré

La laine de verre est un matériau hétérogène à microstructure complexe, localement anisotrope et d'orientation spatialement variable. L'identification des propriétés élastiques utilise un champ d'orientation ainsi qu'un champ de déplacement lors d'un essai mécanique afin de conduire un processus de recalage par éléments finis. Cette approche a été confrontée à des mesures 3D venant confirmer sa validité

Digital X-ray tomography Volume Correlation of Rock Wool During Compression

International audienceno abstrac