Colloque Astelab 2007 Extensométrie

Association pour le développement
des Sciences et Techniques
de l'Environnement
Association régie par la Loi de 1901
Colloque Astelab 2007
PARIS-EXPO - Porte de Versailles - Hall 7 - Niveau 3 - Salle Bérénice
Extensométrie
Président de session : Yves Berthaud - LMT CACHAN
Mardi 25 septembre à 9h30
1ère conférence
Intérêt de la corrélation d'images pour l'identification de modèles de comportement
Interest of digital inter correlation for the identification of constitutive equations
Delphine Cuisinier,
Yves Berthaud,
Marc François
LMT ENS-Cachan / CNRS / UPMC - 94235 Cachan
Résumé
L'orniérage des chaussées en enrobés bitumineux est un problème qui redevient
important compte tenu du trafic (véhicules lourds, trajets sinueux en ville). Il est donc
important de bien connaître le comportement des matériaux sous sollicitations
multiaxiales. Nous avons donc réalisé plusieurs types d'essais (de poinçonnement, de
poinçonnement combiné avec un chargement de cisaillement) et utilisé une technique
désormais classique de corrélation numérique pour identifier le comportement. Nous
présentons quelques résultats portant sur l'élasticité sachant que les développements
actuels permettent d'identifier en un seul essai un modèle d'élasto- plasticité.
Abstract
Rutting is an important problem due to the traffic and the number of curves that exist in
our cities. It is crucial to understand what is the behaviour of bituminous materials under
multiaxial loads. We have reproduced this behaviour by classical compression test on a
plate and combined compression shear using a special device. The digital image
correlation has been applied during the test that allows the determination of displacement
fields. Then is it possible to identify the material parameters that govern the elastic
behaviour.
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Extensométrie
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2ème conférence
Les jauges en analyse expérimentale des contraintes : Applications avancées
Experimental stress analysis : Advanced strain gages applications
Raymond Buisson
CETIM (Centre Technique des Industries Mécaniques) - Senlis
Résumé
Après une présentation et une description des jauges de déformations résistives, le
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expérimentale des contraintes. Il indique aussi les autres applications des jauges
résistives (construction de capteurs, détection de grandeurs mécaniques telles que
forces, couples, détection de fissuration, détection de phénomènes dynamique).
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contraintes mécaniques : photoélasticimétrie, méthodes de champs, diffraction de rayons
X ou de neutrons, fibres optiques avec réseaux de Bragg, thermo élasticité, ultrasons,
effet Barkhausen.
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Le premier traite de la détermination des contraintes thermomécaniques dans un
ensemble de pièces montées à force et soumises à des températures élevées.
Le deuxième est relatif à la détermination de faibles niveaux de contraintes sur des
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Abstract
After a presentation and a description of resistive strain gages, the paper points out why it
is convenient to use these gages in experimental stress analysis. It mentions also others
use of resistive strain gages (sensors building, measurement of mechanical parameters
like force, torque, crack detection, vibration phenomenon detection).
There is also an overview on other experimental stress analysis techniques: photo stress
analysis, fields methods, X rays or neutron scattering, optical fibers with Bragg gratings,
thermo elasticity, ultra sounds, Barkhausen effect.
The ability with which resistive strain gages experimental stress analysis fits a lot of
difficult surrounding conditions is demonstrated by means of two industrial examples.
The first one deals with the thermo mechanical stress determination in a set of parts with
tight fittings under high temperatures.
The second is about the determination of weak stresses determination in severe
environmental conditions on large scale structures .
3ème conférence
Interférométrie dynami
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matériaux fragiles. Etendue de la zone des effets tridimensionnels et transitoires en
pointe de fissure
Dynamic interferometry for the study of crack propagation in brittle materials. Area of the effects of
three-dimensional and transient in crack tip
Stéphen HEDAN,
Valéry VALLE,
Mario COTTRON
Résumé
Université de Poitiers
Laboratoire de Mécanique des Solides, UMR 6610
Extensométrie
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Notre étude permet de définir l'étendue de la zone des effets tridimensionnels et
transitoires pour différentes vitesses de propagation de la fissure. Pour cela nous avons
choisi des éprouvettes en PMMA pour leur comportement fragile. En utilisant une
méthode optique permettant d'obtenir des franges d'interférométrie couplée à une caméra
ultra rapide pour l'acquisition, une évolution temporelle du champ de déplacement horsplan est obtenue. A partir des interférogrammes et d'un algorithme d'extraction de phase
à une seule image, le relief proche de la pointe de fissure peut être obtenu. Le principe de
cet algorithme est basé sur la corrélation entre des franges réelles et des franges
virtuelles. Ayant les champs de déplacement hors-plan, une confrontation avec différentes
formulations du champ de déplacement hors-plan est faite. Ces deux expressions sont
obtenues pour l'une (solution 2D) en faisant l'hypothèse des contraintes planes en
mécanique de la rupture élastique linéaire. La deuxième (formulation 3D) a été formulée
pour des fissures stationnaires, lors d'essais expérimentaux qui ont permis de mettre en
évidence la présence d'effets tridimensionnels proches de la pointe de fissure. Dans notre
cas, lors de propagation de fissure, les effets tridimensionnels sont toujours présents,
mais il faut aussi prendre en compte les effets transitoires liés au phénomène dynamique.
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progressif entre la solution 2D et la formulation 3D lorsque l'on se rapproche de la pointe
de fissure. Ainsi, par une étude de l'éloignement entre les deux expressions, nous
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fonction de la vitesse de propagation de la fissure. Des résultats sont montrés pour un
essai en statique et deux essais en dy
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zone de décrochement des deux expressions s'étend de manière importante et
proportionnellement à la vitesse de propagation de la fissure.
Abstract
Our study allows us to define the area of the effects of three-dimensional and transient for
different crack propagation velocity. For that, we choose PMMA specimen for the brittle
behaviour. By using the optical technique permitting to obtain the interferometric fringes
and an ultra high speed CCD camera, the temporal evolution of the out-of-plane
displacement fields is obtain. With the interferograms and algorithm of phase's extraction,
the relief near the crack tip during the crack propagation can be obtained. This method
consists in using the principle of correlation between the real and the virtual fringes. We
compare the experimental data of out-of-plane displacements with a theoretical 2D
solution and we propose a 3D formulation. The 2D solution characterizes out-of-plane
displacements with plane stress hypothesis in the linear elastic fracture mechanic. The
proposed 3D expression is based on works of the literature relating to the presence of the
3D effects for stationary cracks. In our case, during a crack propagation, the 3D effects
are always present, but it is also necessary to take into account of the transient effects.
The presence of 3D and transient effects results in a progressive gap between the 2D
solution and the 3D formulation when we approach the crack tip. So, by a study of the
detachment between the both expressions, we can determine the area of the 3D and
transient effects zone according to the crack propagation velocity. Results are shown for
one static test and two dynamic tests. The analysis of the results shows that the
detachment zone of the two expressions is large and proportional to the crack propagation
velocity.