Strain intermittency in shape-memory alloys

We study experimentally the intermittent progress of the mechanically induced martensitic transformation in a Cu-Al-Be single crystal through a full-field measurement technique: the grid method. We utilize an in- house, specially designed gravity-based device, wherein a system controlled by water pumps applies a perfectly monotonic uniaxial load through very small force increments. The sample exhibits hysteretic superelastic behavior during the forward and reverse cubic-monoclinic transformation, produced by the evolution of the strain field of the phase microstructures. The in-plane linear strain components are measured on the sample surface during the loading cycle, and we characterize the strain intermittency in a number of ways, showing the emergence of power-law behavior for the strain avalanching over almost six decades of magnitude. We also describe the nonstationarity and the asymmetry observed in the forward versus reverse transformation. The present experimental approach, which allows for the monitoring of the reversible martensitic transformation both locally and globally in the crystal, proves useful and enhances our capabilities in the analysis and possible control of transition-related phenomena in shape-memory alloys.Comment: Four supplementary video

Concurrent tracking of strain and noise bursts at ferroelastic phase fronts

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Application de la thermographie infrarouge à l'étude de la diminution de contrainte dans une éprouvette d'aluminium renforcée par patch composite

Cet article présente une évaluation expérimentale de la diminution de contrainte dans des éprouvettes d'aluminium renforcées par patchs composites. Lors d'un essai de traction cyclique, l'évolution du champ de températures dans l'épaisseur du substrat est mesurée par thermographie infrarouge. L'amplitude des variations de températures est ensuite déterminée par transformée de Fourrier et un lissage est effectué sur la base de fonctions issues d'un modèle unidimensionnel. La diminution des contraintes dans l'aluminium est clairement observée, permettant de mettre en évidence par exemple une dissymétrie entre les deux patchs collés de part et d'autre de l'aluminium. La longueur de transfert d'effort entre substrat et patch est finalement calculée

Etude de la transition de phase d'un monocristal d'AMF en Cu-Al-Be par techniques de mesures de champs

Le but de l'étude est d'étudier les phénomènes de transformation de phase se produisant dans un monocristal d'alliage à mémoire de forme (AMF). L'échantillon initialement austénitique devient progressivement martensitique lors d'un essai de traction uniaxial. La méthode de la grille est utilisée sur une face de l'échantillon afin de mesurer les déformations. Sur l'autre face, un calcul de source de chaleur est réalisé à partir de mesures thermiques par caméra infrarouge. Ces mesures complémentaires permettent de suivre et d'analyser les changements de phase

Application de la méthode des champs virtuels pour l'identification de paramètres matériau en grandes déformations

Ce papier traite de la détermination de paramètres d'une loi de comportement hyperélastique à partir de la Méthode des Champs Virtuels (MCV) qui est développée en grandes déformations. Cette méthode présente la particularité de pouvoir extraire les paramètres recherchés à partir d'un seul essai hétérogène. Une stratégie de dépouillement des champs hétérogènes est nécessaire car aucun lien explicite n'existe entre mesure et sollicitation Bien intégrée dans la communauté scientifique dans le cas des petites déformations, l'idée fondamentale de ce travail est d'appliquer cette méthode au cas des grandes déformations. Un essai de traction biaxial sert d'exemple d'illustration de la méthode. L'accent est mis sur l'analyse d'une fonction coût à minimiser qui dépend de champs virtuels choisis

ETUDE COMPARATIVE DE LA FISSURATION DES ESSENCES TROPICALES PAR LA METHODE DE LA GRILLE

La présente étude traite de la fissuration en mode d'ouverture de deux essences tropicales issues de la forêt gabonaise : l'Aucoumea klaineana (Okoumé) et le Pterocarpus soyauxii (Padouk) par une technique d'analyse d'images dite méthode de la grille. Une étude comparative des taux de restitution d'énergie critique en fissuration statique et en propagation de fissure est proposée et discutée. Ces espèces sont largement utilisées dans de nombreux pays subtropicaux, dans la construction de bâtiments en bois, mais aussi dans les produits semi-finis et dans la fabrication du papier. Cependant, leur comportement à la rupture doit être étudié, peu de données étant disponibles sur ce sujet. Pour étudier la fissuration de ces deux essences, un système Arcan permettant de tester les éprouvettes Compact Tension Shear (CTS) et Mixed Mode Crack Growth (MMCG) a été développé. Le dispositif expérimental est composé du système Arcan, des éprouvettes CTS ou MMCG en bois, d'une presse de traction et d'une caméra permettant l'enregistrement d'images permettant d'en déduire des champs de déplacement via une grille transférée sur la surface étudiée de l'éprouvette. Les courbes force-déplacement, ouverture et avancée de fissure, déduites des images enregistrées et traitées par la méthode de la grille, sont présentées. Les courbes de l'évolution du taux de restitution d'énergie estimées via la méthode empirique de la complaisance sont présentées en fonction de la longueur de fissure. La mise en évidence de l'effet de l'épaisseur et l'influence de la densité sur la fissuration de ces essences sont clairement établies pour chaque éprouvette de fissuration utilisée

Etude du comportement en fatigue d'éprouvettes en aluminium renforcées par patchs composites

Certains composants aéronautiques peuvent voir apparaître des fissures de fatigue en raison des sollicitations survenant en service. Une alternative au remplacement des pièces endommagées est de coller un patch composite dans les zones les plus sollicitées afin de les soulager. Ce travail présente une investigation du comportement en fatigue d'éprouvettes en aluminium 2024-T3 renforcées par patchs composites. Tout d'abord l'influence du fraisage du patch composite en terme de durée de vie est examinée puis une étude sur le comportement des éprouvettes renforcées à différents niveaux de chargement est réalisée. Le but est à la fois d'étudier le gain en terme de durée de vie de l'éprouvette renforcée et de déterminer lequel des trois éléments de la structure (patch composite, colle ou aluminium) provoque la rupture par fatigue de l'ensemble

Strain intermittency in shape-memory alloys

We study experimentally the intermittent progress of the mechanically induced martensitic transformation in a Cu-Al-Be single crystal through a full-field measurement technique: the grid method. We utilize an inhouse, specially designed gravity-based device, wherein a system controlled by water pumps applies a perfectly monotonic uniaxial load through very small force increments. The sample exhibits hysteretic superelastic behavior during the forward and reverse cubic-monoclinic transformation, produced by the evolution of the strain field of the phase microstructures. The in-plane linear strain components are measured on the sample surface during the loading cycle, and we characterize the strain intermittency in a number of ways, showing the emergence of power-law behavior for the strain avalanching over almost six decades of magnitude. We also describe the nonstationarity and the asymmetry observed in the forward versus reverse transformation. The present experimental approach, which allows for the monitoring of the reversible martensitic transformation both locally and globally in the crystal, proves useful and enhances our capabilities in the analysis and possible control of transition-related phenomena in shape-memory alloys