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Axes de recherche

• ILOA
  Création de l'axe de recherche en Instrumentation, Laser, et Optique appliquée (ILOA)

• Métrologie des déplacements (english) 


La mesure des déplacements par méthodes optiques pour des applications mécaniques est la thématique principale de l'Equipe Mécanique des Matériaux et des Structures.

L'essor de la simulation numérique en mécanique des structures nécessite de connaître les lois de comportement tridimensionnelles des matériaux.En raison de leur grande sensibilité et de leur résolution élevée, les systèmes d'extensométrie optique viennent alors instrumenter le parc d'essais (... en pleine évolution) aux sollicitations mécaniques multiaxiales.

De même lorsqu'on aborde la mécanique du contact ou de la rupture, de nombreux cas posent le problème d'une mesure locale de la déformation.

Quoique bien connues, la complexité de mise en oeuvre des méthodes optiques impose un examen détaillé de l'application mécanique visée afin de sélectionner la technique appropriée.

Depuis quelques années,l'équipe a entrepris de développer des méthodes extensométriques bidimensionnelles, permettant la mesure de champs de déplacements d'une surface plane. Les compétences del' équipe, dans des domaines aussi variés que ceux de l'optique, de la métrologie et du traitement informatique, sont largement mises à contribution. L'ensemble de ces développements trouvent leurs applications dans la mécanique de la rupture, du contact, des contraintes résiduelles...

Corrélation d'images

Le principe de la méthode consiste à enregistrer deux images de la structure ou de la pièce d'essai, entre deux états de sollicitations. Lorsqu'on éclaire l'objet étudié à l'aide d'une lumière cohérente (Laser Argon ou Hélium Néon), sa surface présente un aspect granulaire (effet speckle). Cette signature optique peut également être obtenue en éclairant en lumière blanche des objets dont la surface porte naturellement une information ou en pratiquant la technique du mouchetis de peinture.
Disposant d'une signature optique de la pièce, un traitement de corrélation entre deux images acquises successivement conduit aux déplacements de tous les points définis sur la surface.

Des traitements mathématiques permettent de définir expérimentalement des cartes de déformations locales à la base des modélisations des comportements mécaniques des matériaux .

Cette technique a été appliquée avec succès à l'étude des aciers et des caoutchoucs (jusqu'à 600% d'allongement), ainsi qu'aux mesures de contraintes résiduelles dans des bétons cellulaires.

Elle permet également l'étude de la localisation de l'endommagement. Des résultats publiés à Photomécanique '98 (figure ci-dessous) présentent notamment l'évolution de la composante de traction du tenseur des vitesses de déformation sur un acier 301 lors d'un essai de traction simple (vitesse de sollicitation de 150/ s).

Télécharger  abstract Photomeca'98  article complet (220 K)

L'axe participe également à un groupe de travail "Mesure des déformations", réunissant des universitaires et des grands groupes industriels. Ce groupe permet notamment la génération d'essais croisés de traction.

Interférométrie speckle

Afin d'augmenter la résolution des déplacements mesurés à la surface du matériau et ainsi d'étendre le domaine d'applications,l'équipe a également développé une technique de mise en oeuvre plus complexe : l'interférométrie speckle par décalage de phase (PSDSPI).

La PSDSPI permet de mesurer des déplacements dans une gamme comprise entre 50 nm et 20 micromètres entre deux états consécutifs. La sensibilité du montage peut être adaptée à la direction du déplacement (dans le plan ou hors du plan de l'objet) en changeant la géométrie de l'interféromètre.

Les déplacements sont obtenus après exploitation d'un profil de franges d'interférences qui résulte de la discrétisation de la variation de phase.


• Mesure de la concavité d'une membrane métallique par PSDSPI 
• Application de la PSDSPI à un essai de compression plane 

Actuellement,une thèse est en cours afin d'étendre les mesures dans les trois dimensions de l'espace en couplant également la mesure forme à l'interféromètre.


 

• Projection de franges
  La technique de projection de franges permet de déterminer le relief de surface d'un objet.
  Le dépouillement s'effectue soit par décalage de phase soit par transformée de Fourier.

• Optimisation des structures 


L'objet du travail est la création d'un module de calcul s'appuyant sur la méthode des éléments finis et permettant d'optimiser une structure soumise à un ou plusieurs chargements, dans le but d'atteindre un objectif (masse minimale, coût minimal, ...) en satisfaisant à certaines contraintes (choix d'éléments standards, flèches minimales, ...).

• Matériel