Corrélation volumique

Mesure de déplacements
Mesure dans le volume des déplacements tridimensionnels par
Corrélation d’Image Volumique (CIV)
Mesure volumique
Actuellement, la grande majorité des méthodes de mesure de déformations se limitent principalement à
la détermination des composantes planes du tenseur des déformations à la surface d'un échantillon. La
CIV permet de déterminer les 3 composantes du déplacement et ses variations spatiales au cœur d'un
matériau ou d’une structure. Le champ tridimensionnel du déplacement ainsi obtenu permet de calculer
en chaque point de mesure le tenseur complet (tridimensionnel) des déformations.
Principe
Cette technique utilise le même principe que celui de la méthode 2D de corrélation d’images
numériques (CIN) étendue à des images tridimensionnelles obtenues par tomographie par exemple
optique ou aux rayons X. Elle consiste à appairer 2 images numériques représentant le volume d’un
échantillon étudié à 2 états distincts de déformation.
Un mouchetis volumique d’origine naturelle ou artificielle présentant des gradients de niveaux de gris
suffisants doit être visible dans les images volumiques pour garantir la réussite du processus de
corrélation.
Exemple de mouchetis volumique
Références
Les détails de notre technique de corrélation volumique sont consultables dans les publications
suivantes :
GERMANEAU A.; DOUMALIN P.; DUPRE J.C.;
« 3D strain field measurement by correlation of volume images using scaterred light: recording of images and
choice of marks » Strain, 2007, Vol. 43; pp. 207-218;.
GERMANEAU A.; DOUMALIN P.; DUPRE J.C.;
« Full 3D Measurement of Strain Field by Scattered Light for Analysis of Structures » Experimental
Mechanics, 47, 2007, pp 523-532
GERMANEAU A.; DOUMALIN P.; DUPRE J.C.;
« Comparison between X-ray micro-computed tomography and optical scanning tomography for full 3D strain
measurement by digital volume correlation » NDT and E International, 41 (6), 2008, pp. 407-415
Logiciel
Cette méthode de corrélation volumique est développée dans un logiciel CorrelVol
Performances
Mesure volumique sans contact
Déplacements de 1 µm à plusieurs dizaines de mm (fonction du système de tomographie utilisée pour
obtenir les images volumiques)
Déformations de 0.1% à plusieurs dizaines de %
Moyens
Système de tomographie (Rayons X de laboratoire ou Synchrotron, optique…) pour l’acquisition des
volumes
Logiciel d'analyse automatique CorrelVol
Contacts :
Pascal Doumalin : [email protected]
Exemples d’application
Champ de déformations au voisinage d'un appui ponctuel plate à l'intérieur d'un bloc en résine époxy
Eyy mesurée
Eyy simulée par EF
GERMANEAU A.;
« Développement de techniques de mesure dans le volume : photoélasticimétrie 3D par découpage optique et
corrélation volumique par tomographie optique et rayons X. Application à l’étude des effets mécaniques 3D
dans les structures et les biomatériaux » Ph D thesis, University of Poitiers, Nov 2007
Champ de déformations au voisinage d'un appui ponctuel bombé à l'intérieur d'un bloc en résine époxy
GERMANEAU A.;
« Développement de techniques de mesure dans le volume : photoélasticimétrie 3D par découpage optique et
corrélation volumique par tomographie optique et rayons X. Application à l’étude des effets mécaniques 3D
dans les structures et les biomatériaux » Ph D thesis, University of Poitiers, Nov 2007
Effort (N)
Tête fémorale arthrosée
140
120
100
80
60
40
20
0
0
1
2
3
Déplacement imposé (mm)
EeqN
1
0.75
0.5
0.25
0
Répartition de la déformation équivalente de Mises normalisée (Eeq/EeqMax):
GERMANEAU A.;
« Développement de techniques de mesure dans le volume : photoélasticimétrie 3D par découpage optique et
corrélation volumique par tomographie optique et rayons X. Application à l’étude des effets mécaniques 3D
dans les structures et les biomatériaux » Ph D thesis, University of Poitiers, Nov 2007
Rotule aéronautique
GERMANEAU A., PEYRUSEIGT F., MISTOU S., DOUMALIN P.; DUPRE J.C.;
« 3D mechanical analysis of aeronautical plain bearings: validation of a finite element model from
measurement of displacement fields by Digital Volume Correlation and Optical Scanning Tomography» Optics
and Lasers in Engineering, 48, 2010, pp. 676-683
Eprouvette SEN
BARRANGER Y., DOUMALIN P., DUPRE J.C., GERMANEAU A., HEDAN S., VALLE, V.
« Evaluation of three-dimensional and two-dimensional full displacement fields of a single edge notch fracture
mechanics specimen, in light of experimental data using X-ray tomography » Engineering Fracture Mechanics,
76 (15), 2009, pp. 2371-2383
Ecomatériau fibreux
Ezz
4,8%
9%
13,2%
16,9%
20,5%
23,7%
25,6%
28,4%
Etude du cisaillement transverse dans un composite stratifié