10/08/1996 - EIU Homecoming Features Movie Theme.pdf

During the high cycle fatigue of aluminium alloys, an energy dissipation occurs. This dissipation is hard to be estimated because of the high diffusivity of such alloys and the importance of the thermoelasticity effects in comparison with others standard metallic materials (e.g., steels). Nevertheless the study of the energy balance gives valuable information about the nature of deformation mechanisms facilitating the construction of constitutive models associated with the microplasticity and damage of the aluminium alloy. In this work, the different energies involved in the energy balance were deduced from two complementary imaging techniques. The dissipation and thermoelastic sources were derived from an infrared thermography system, while the deformation energy was estimated from a digital image correlation system. Three tests with various loading blocks were carried out and a comparison between deformation and dissipation energies was systematically performed. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved

Imaging of 316H SENT creep sample subjected to oxidation at high temperature

International audienc

Intergranular creep crack monitoring in 316H using Digital Image Correlation

International audienceAt elevated temperature (550°C) intergranular creep cracks have been observed in thermally and environmentally aged 316H stainless steel. To improve the understanding of mechanisms responsible of creep cracking, micromechanical experiments are proposed. An identification procedure of the crack tip position based on kinematic measurements is presented. Finite element simulations of intergranular cracks in bycristals have been performed and used as test fields to deform experimental images and to validate the image processing used for the identification

Experimental characterization of a cohesive zone model using Digital Image Correlation

International audienceIn recent years, cohesive-zone models have been formulated and used to numerically simulate the fracture of solid materials. Cohesive-zone models presented in the literature involve a 'jump' in the displacement field describing crack onset within a predefined interface network corresponding to interfaces between elements of the finite element (FE) mesh. The introduction of a virtual displacement jump is convenient to numerically manage micro-crack or void initiation, growth and coalescence. Until now, the forms of interface laws were mainly chosen in connection with the overall responses of specimens when subjected to standard loadings. In this study, a cohesive-zone model identification method is proposed based on the local material behaviour derived from kinematical measurements obtained by digital image correlation (DIC). A series of tensile loadings were performed for several damageable elastic-plastic materials on standard tensile specimens. Kinematical data analysis enabled early detection and tracking of the zone where the crack occurs. The results of this study highlight the potential of DIC to quantify damage and show how damage assessments can be inserted in cohesive-zone model identification

Identification expérimentale de modèles de zones cohésives à partir de techniques d'imagerie thermomécanique

Ce travail s'intéresse à la modélisation du comportement élastoplastique endommageable d'un matériau ductile. L'endommagement est ici associé à un comportement cohésif de l'interface entre des éléments volumiques purement élasto-plastiques. L'approche expérimentale proposée utilise des mesures cinématiques et thermiques. Ces mesures permettent d'accéder, sous certaines hypothèses, aux distributions locales des champs thermomécaniques. Ces distributions permettent alors d'identifier la forme et les paramètres de la loi de zone cohésive, et de s'assurer de sa cohérence thermomécanique

Mise en évidence par granularité en lumière blanche de phénomènes de multilocalisation de la déformation pour les bétons de poudres réactivessollicités en traction

International audienceShowing of multilocalisation strain phenomena occurring in reactive powders concrete during tensile tests by digital speckle images correlation in lighting white mode From kinematic observations by granularity in whiting light mode based on a technique of digital speckle images correlation, the behaviour in tension of a reactive powders concrete is studied. The measures show several localisation areas of the deformation fields and the role of the fibres in the transmission of the stresses in the neighbourhood of a damaged area.Le comportement en traction d'un béton de poudres réactives est étudié à partir d'obser-vations cinématiques par granularité en lumière blanche fondées sur une technique d'inter-corrélation d'images. Les mesures mettent en évidence pour des BPR suffisamment fibrés, à la différence des bétons ordinaires, l'apparition systématique de plusieurs zones de loca-lisation de la déformation et le rôle des fibres dans la redistribution des efforts au voisinage d'une zone fissurée

Analyse thermographique du comportement en fatigue d'une tôle d'acier

Depuis plusieurs années de nombreuses équipes de recherche ont misé sur les mesures d'autoéchauffement pour développer des méthodes de détermination rapide de la limite de fatigue. L'évolution de la température n'étant pas intrinsèque au matériau, nous avons choisi de travailler en terme de sources de chaleur plutôt qu'en terme de température. Nous présentons ici une méthode 2D de détermination des sources de chaleur accompagnant la fatigue et s'appuyant sur la mesure de champs de température obtenus à l'aide d'une caméra infrarouge. Ces sources de chaleur peuvent avoir, au moins, deux origines. Les premières sont induites par la thermodilatabilité du matériau et correspondent au couplage thermoélastique. Les secondes entraînent des échauffements de nature dissipative associés aux transformations microstructurales irréversibles. La difficulté majeure du traitement d'images pour estimer séparément ces deux types de sources vient du fait que l'amplitude des sources thermoélastiques est le plus souvent très grande devant la puissance moyenne dissipée durant un cycle (rapport souvent entre 100 et 1000). Du point de vue expérimental, les amplitudes des sources thermoélastiques estimés sont en bon accord avec ce que prévoit la théorie thermoélastique linéaire et isotrope. Pour un niveau de chargement donné, des distributions spatialement hétérogènes mais temporellement constantes de la dissipation moyenne par cycle ont été mises en évidence. L'analyse calorimétrique encore que cette dissipation évolue de façon linéaire en fonction de la fréquence de sollicitation pour un niveau de charge donné et ce quelle que soit la zone étudiée. Il a enfin été montré que ces effets dissipatifs hétérogènes sont bien associés aux caractéristiques locales du matériau

Identification expérimentale de lois cohésives à partir de techniques d'imagerie thermomécanique

Les modèles de zone cohésive sont des outils de modélisation largement répandus pour simuler numériquement les mécanismes de fissuration. Dans ce travail, on s’intéresse à l’identification expérimentale des modèles cohésifs qu’il faut associer à un comportement apparent élasto-plastique endommageable d’un matériau ductile. L’approche proposée consiste à scinder ce comportement apparent en une partie volumique purement durcissante (élasto-plastique) et une partie surfacique cohésive résumant les effets d’endommagement. L’enjeu est d’abord de caractériser expérimentalement ces réponses volumiques et cohésives puis d’assurer leur cohérence thermomécanique. Pour atteindre ces objectifs, il convient d’accéder à des mesures locales cinématiques et thermiques, qui peuvent être obtenues par différentes techniques d’imagerie. Les grandeurs cinématiques sont mesurées par deux bancs de stéréo-corrélation situés de part et d’autre de l’échantillon. Ces bancs fournissent les champs de déplacement 3D de chaque surface de l’éprouvette. Les champs de déformation 3D sont déterminés sous une hypothèse de linéarité des champs de déplacement dans l’épaisseur de l’éprouvette. Les champs thermiques sont estimés à partir des images infrarouges qui sont enregistrées en cours d’essai. Une procédure d’étalonnage permet de traduire ces rayonnements thermiques en champs de température en utilisant un corps noir étendu. En couplant ces mesures cinématiques et thermiques dans un même repère et une même base de temps, les énergies mises en jeu sont déterminées. L’identification de la loi cohésive sur le plan mécanique est effectuée en utilisant des mesures purement cinématiques. Cette loi cohésive est validée sur le plan thermomécanique en comparant les énergies associées aux modèles retenus à celles mesurées expérimentalement. Ce travail d’identification/validation est réalisé sur des éprouvettes simples où l’amorçage et la propagation des fissures ne sont pas arbitrairement pré-déterminés. La démarche proposée permet ainsi, sur un essai de traction, de caractériser la forme du modèle cohésif, ses paramètres matériaux et la longueur caractéristique associée

Identification élastoplastique locale à l'aide d'une méthode variationnelle

Dans ce papier, nous présentons l'application d'une méthode variationnelle à l'identification de distributions de propriétés matérielles. Cette méthode, basée sur l'écart en relation de comportement, a été précédemment utilisée par Geymonat et al. (2002), dans le cadre d'un comportement élastique linéaire. Dans ce qui suit, cette méthode a été étendue à une classe de comportements élastoplastiques à écrouissage cinématique linéaire. Elle permet d'identifier localement 5 paramètres à partir de mesures surfaciques de déplacement lors d'un essai unique. Après un bref exposé du principe de la méthode nous présentons sa mise en oeuvre numérique puis un exemple d'application

Damage analysis and fracture toughness evaluation in a thin woven composite laminate under static tension using infrared thermography

This work deals with the issue of damage growth in thin woven composite laminates subjected to tensile loading. The conducted tensile tests were monitored on-line with an infrared camera, and tested specimens were analysed using Scanning Electron Microscopy (SEM). Combined with SEM micrographs, observation of heat source fields enabled us to assess the damage sequence. Transverse weft cracking was confirmed to be the main damage mode and fiber breakage was the final damage leading to failure. For cracks which induce little variation of specimen stiffness, the classic “Compliance method” could not be used to compute energy release rate. Hence, we present here a new procedure based on the estimation of heat source fields to calculate the energy release rate associated with transverse weft cracking. The results are then compared to those computed with a simple 3D inverse model of the heat diffusion problem and those presented in the literature