Mesure 3d de champs cinématiques dans le cas d'un contraste non uniformément réparti.

Les techniques de corrélation d'image numérique ont récemment été étendues afin de pouvoir analyser des séquences d'images tridimensionnelles, obtenues par exemple par microtomographie X. La résolution et la résolution spatiale des champs de déformation mesurés dépendent directement de la répartition, de la taille et du contraste local des marqueurs utilisés pour réaliser l'appariement des images. Lorsqu'il est présent, le contraste naturel issu des hétérogénéités intrinsèques au matériau peut directement fournir ces marqueurs [1]. Lorsque celui-ci fait défaut, des marqueurs supplémentaires peuvent être ajoutés, mais leur répartition spatiale est difficile à maîtriser [2]. Dans les deux cas, le contraste local peut être fortement non-uniforme, contrairement à ce qui peut être obtenu avec un mouchetis de peinture en corrélation d'image de surface. Habituellement le calcul du critère de ressemblance est réalisé sur des sous-domaines espacés régulièrement. Cette discrétisation spatiale homogène facilite le post-traitement des données mais ne permet pas toujours une exploitation optimale du signal. En effet, les domaines de corrélation ne sont a priori pas centrés sur les marqueurs présentant le meilleur contraste, ce qui peut conduire à des erreurs de mesure. Il est proposé ici de déterminer la position des points de mesure (centre des domaines de corrélation) en fonction de plusieurs critères quantifiant la qualité du signal présent dans l'image. Les premières applications seront réalisées sur le matériau présenté dans [2] : des essais de traction sur une éprouvette entaillée en aluminium marqué par des inclusions de cuivre, puis sur le même matériau renforcé avec de larges particules sphériques de Zircone-Silice. Enfin, la déformation d'un alliage d'Aluminium-Cuivre en cours de solidification [3] sera analysée malgré un contraste local peu abondant dans la structure. [1] Bay ,Smith ,Fyhrie ,Saad, Digital volume correlation : three-dimensional strain mapping using X-ray tomography, Experimental Mechanics, 1999. [2] Bornert ,Chaix ,Doumalin ,Dupré ,Fournel, Jeulin, Maire, Moreaud, Moulinec, Mesure tridimensionnelle de champs cinématiques par imagerie volumique pour l'analyse des matériaux et des structures. Instrumentation, Mesure, Métrologie, 2004. [3] Limodin, Salvo, Suery, Dimichiel, In-situ investigation by X-Ray tomography of the overall and local microstructural changes occurring during partial remelting of an Al-15.8wt%Cu alloy, Acta Materialia, 2007

In situ multi‐axial loading frame to probe elastomers using X‐ray scattering

International audienceAn in situ tensile-shear loading device has been designed to study elastomer crystallization using synchrotron X‐ray scattering at the Synchrotron Soleil on the DiffAbs beamline. Elastomer tape specimens of thickness 2 mm can be elongated by up to 500% in the longitudinal direction and sheared by up to 200% in the transverse direction. The device is fully automated and plugged into the TANGO control system of the beamline allowing synchronization between acquisition and loading sequences. Experimental results revealing the evolution of crystallization peaks under load are presented for several tension/shear loading sequences

Deux approches de la corrélation 3D d'images volumiques comparées sur des données de tomographie à rayons X

On présente une comparaison de deux approches de la corrélation 3D d'images volumiques, développées indépendamment dans des contextes scientifiques différents. L'une est CorrelManu3D, développée dans le cadre de la mécanique des solides avec les images de tomographie à rayons X. L'autre, dénommée TomoWarp, dérive d'une approche géophysique d'analyses d'images de gisements sous-terrains. L'une et l'autre sont appliquées au suivi de la déformation et de l'endommagement dans divers géomatériaux soumis à des chargements mécaniques sous contrôle tomographique à rayons X. Nous comparons les deux approches sur le cas d'un essai triaxial sur roche argileuse avec confinement. Nous trouvons que, dans cet exemple, les deux approches donnent les quantifications de déformation localisée différente, probablement à cause des différences des raffinements sous-voxel utilisé

Multi-instrument multi-scale experimental damage mechanics for fibre reinforced composites

© Published under licence by IOP Publishing Ltd. Reliable investigation of damage in fibre reinforced composites requires concurrent in- and ex-situ application of multiple instruments at different scale: digital image correlation, acoustic emission registration, optical/electron microscopy, C-scan, X-ray imaging and micro-computed tomography. The multi-instrument experimental mechanics allows detailed damage monitoring and inspection

Identification de paramètres élastoplastiques par des essais statiquement indéterminés (mise en oeuvre expérimentale et validation de la méthode des champs virtuels)

Ce travail concerne la mise en oeuvre expérimentale de la méthode des champs virtuels (MCV) pour identifier des paramètres pilotant une loi de comportement élastoplastique. La méthode a déjà été validée sur des données simulées, mais plusieurs aspects restaient à analyser pour une application expérimentale. La méthode d'identification est basée sur la minimisation d'une fonction coût traduisant l'écart à l'équilibre de la structure testée. Cette fonction coût est construite à partir du principe des travaux virtuels (pour plusieurs champs virtuels choisis arbitrairement), des champs cinématiques mesurés à la surface de l'éprouvette et de la force de traction appliquée. Dans un premier temps, un essai de traction sur une éprouvette plane à section variable, conduisant à un état de contrainte quasiment uniaxial, a été mis en place. Cette essai a conduit à l'identification des six paramètres d'une loi élastoplastique isotrope. Les valeurs des paramètres identifiés coïncident avec les valeurs de référence identifiées lors d'essais de traction classiques. La stabilité de l'identification vis à vis des paramètres influant a été examinée. Dans un deuxième temps, des essais mécaniques générant des champs de contraintes multiaxiales ont été conduit sur des éprouvettes planes à entailles circulaires. Les paramètres identifiés à partir de ces essais se sont révélés d'avantage éloignés des valeurs de référence. Plusieurs hypothèses ont été évoquées pour expliquer ces écarts, comme une construction non optimale de la fonction coût ou des erreurs lors du choix du modèle décrivant le comportement du matériau.This work deals with the extension of the virtual fields method (VFM) to the identification of elastoplastic constitutive parameters. Theoretical aspects had already been addressed before this work but the experimental validation remained an issue, that is addressed in this thesis. The VFM principle is based on the minimization of an objective function figuring the deviation from equilibrium in the tested specimen. The deviation from equilibrium is assessed through the principle of virtual work, using several simple virtual fields that involve the resultant load. Stresses are evaluated from measured displacement fields on a part of the specimen by a radial return approach. The experimental validation has been carried out using tensile tests on flat thin specimens with two different geometries. The first one is a dog-bone shape with a slowly varying cross section. This geometry leads to quasi-uniaxial, though heterogeneous, stresses in the middle part of the specimen. The six parameters governing the isotropic elasto-plastic constitutive equations of the materials have been successfully identified in this test and the robustness of the method has been analyzed. The second geometry is with two notches, giving rise to heterogeneous multiaxial stresses during the tensile test, thus more complicated than the ones of the first geometry. Some of the parameters identified with this second geometry deviate from the reference values of the tested material. An analysis of different alleged sources of errors is eventually presented for explaining those discrepancies.CACHAN-ENS (940162301) / SudocPARIS-Arts et Métiers (751132303) / SudocCHÂLONS/CH.-Arts et Métiers (511082301) / SudocSudocFranceF

Stress reconstruction and constitutive parameter identification in plane-stress elasto-plastic problems using surface measurements of deformation fields

This paper deals with the identification of elasto-plastic constitutive parameters from deformation fields measured over the surface of thin flat specimens with the grid method. The approach for recovering the constitutive parameters is the virtual fields method. A dedicated algorithm is used for deriving the distribution of the 2D stress components from the measured deformation fields. A state of plane stress is assumed. Guesses of the constitutive parameters are input in the algorithm and updated until the stresses satisfy the principle of virtual work in the least squares sense. The advantage of this approach is that it can handle very heterogeneous plastic flows and it is much faster than classical finite element model updating approaches. An experimental application is provided to demonstrate it. Six mild steel double-notched specimens have been tested in a configuration combining tension and in-plane bending. The identified parameters are in good agreement with their reference counterparts. Stress fields are eventually reconstructed across the specimen all along the test for analyzing the evolution of the plastic flow

Identification of Elasto-Plastic Constitutive Parameters from Statically Undetermined Tests Using the Virtual Fields Method

International audienceThis paper presents an experimental validation of the use of the virtual fields method to identify the elasto-plastic behaviour of an iron specimen from full-field measurements with the grid method and a simple heterogeneous test configuration. The experimental procedure is carefully detailed since it is of primary importance to obtain good identification results. In particular, the use of two back-to-back cameras has proved essential to eliminate out-of-plane effects. Then, the procedure for extracting the elastic parameters and the parameters of a Voce's hardening model using the virtual fields method is presented. The results are very convincing and encouraging for future developments using more complex test geometries leading to fully multi-axial stress states. It is a first step towards the development of such inverse procedures as an alternative to difficult and costly methods involving homogeneous tests using multi-axial testing machine

Experimental Application of the Virtual Fields Method to Elasto-Plastic Behaviour

Publié suite au congrès Advances in Experimental Mechanics IVInternational audienceThis paper presents an experimental validation of the use of the virtual fields method to identify the elasto-plastic behaviour of a mild steel specimen from full-field measurements with the grid method and a simple heterogeneous test configuration. The results are very convincing and encouraging for future developments using more complex test geometries and elasto-plastic laws

Automatic segmentation and fibre orientation estimation from low resolution X-ray computed tomography images of 3D woven composites

International audienceIn this work, we compare different methods for the automatic segmentation of microtomographic images at the mesoscopic scale of 3D woven carbon fibre composite materials. We use a dense neural network approach fed with features based on the monogenic signal and features learned by a convolutional neural network. To determine local fibre orientations in the composite, we also propose to use the monogenic signal with a structure tensor approach. The performance of the segmentation methods is compared on a first sample for which a reference solution is given. To demonstrate the global capability of the method, the neural networks are then used to segment a second similar sample, for which there is no reference solution. A transfer learning strategy is proposed to take advantage of the knowledge learned on the first sample and to limit the interaction with the user. This simply consists of re-learning only the decision layers, thus limiting the number of examples required. Finally, the best result is obtained with a combination of the signal-based approach and the learning-based approach by merging the monogenic and convolutional neural network features

The effect of the environment on high temperature fatigue of cross-ply C/epoxy laminated composites

International audienceThe present paper focuses on the effect of the environment on high temperature fatigue for C/epoxy cross-ply composites. [02/902]s cross-ply carbon/epoxy HTS40/TACTIX 742 composite laminates are tested in traction-traction (R = 0.1) fatigue at 150 °C under three different environments (air, 2 bar N2, 2 bar O2). This type of specimens is affected by transverse cracks that onset on the lateral specimen edges starting by the early stages of fatigue. A long-distance microscope has been employed for transverse crack counting on the lateral sample edge, and the role of the environment on kinetics of crack multiplication has been assessed. Experimental results have been interpreted through the use of a model based on the calculation of the Energy Release Rate, G, employed for the identification of the critical values of G, Gc. The role of the environment has been elucidated through a correlation between Gc and Elastic Indentation Modulus (EIT) values measured on the sample external surface. The existence of such a correlation enables to define and setup environmental fatigue acceleration procedures