Développement et mise en oeuvre d'une méthode optique de mesures locales des déformations en dynamique PDF Download
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Author: Valéry Valle Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 159
Book Description
CE TRAVAIL DE THESE A POUR OBJET DE DEVELOPPER ET DE METTRE EN UVRE, POUR DES SOLLICITATIONS DYNAMIQUES, UNE METHODE DE MESURE LOCALE DES DEFORMATIONS PAR VOIE OPTIQUE. CETTE ETUDE EST REALISEE DANS LE CADRE DE NOTRE COLLABORATION AU GROUPEMENT DE RECHERCHE IMPACT MATERIAUX. LA METHODE CONSISTE EN UNE ANALYSE SPECTRALE D'UN RESEAU DE TRAITS CROISES UTILISANT LE PHENOMENE DE DIFFRACTION OPTIQUE D'UN FAISCEAU LASER. LE PRINCIPE PHYSIQUE DE DIFFRACTION EN INCIDENCE OBLIQUE D'UN FAISCEAU LASER PAR UN RESEAU NOUS PERMET DE CALCULER, EN MESURANT LA POSITION DES TACHES DE DIFFRACTION OBTENUES POUR UN ETAT DE REFERENCE ET UN ETAT DE CHARGEMENT, LE TENSEUR DES DEFORMATIONS (DEUX DEFORMATIONS PRINCIPALES ET UNE ROTATION DE SOLIDE RIGIDE), MAIS AUSSI DE DETERMINER TOUS LES MOUVEMENTS DE SOLIDE DE LA BASE DE MESURE. AFIN DE SEPARER SUR UN MEME PLAN FILM LES TACHES DE DIFFRACTION ISSUES DE PLUSIEURS ETATS DE CHARGEMENT, NOUS UTILISONS DES DEFLECTEURS ACOUSTO-OPTIQUES QUI PERMETTENT D'ATTAQUER LE RESEAU AVEC UNE INCIDENCE DIFFERENTE AU COURS DU TEMPS. DANS LE BUT DE DIRIGER VERS LA BASE DE MESURE LES FAISCEAUX ISSUS DES MODULATEURS ACOUSTO-OPTIQUES ET S'ECARTANT DE L'AXE OPTIQUE, NOUS AVONS REALISE UN ELEMENT OPTIQUE HOLOGRAPHIQUE CONSTITUE DE LENTILLES HOLOGRAPHIQUES. NOUS DEVELOPPONS UNE NOUVELLE TECHNIQUE DE MESURE DES POSITIONS DES TACHES DU FILM. UNE ACQUISITION GLOBALE DU PLAN FILM EST EFFECTUEE PAR CAMERA CCD MUNIE D'UN OBJECTIF PHOTOGRAPHIQUE EN VUE DE LOCALISER L'ENSEMBLE DES TACHES DE DIFFRACTION. CETTE OPERATION EST SUIVIE D'UNE VISUALISATION TACHE PAR TACHE, AFIN DE DETERMINER AVEC PRECISION LA POSITION DE CHACUNE D'ENTRE ELLES AU MOYEN DE LA CAMERA CCD EQUIPEE D'UN OBJECTIF DE MICROSCOPE PAR ACQUISITION DES INFORMATIONS AU COURS DU DEPLACEMENT MICROMETRIQUE DU PLAN FILM. LA METHODE DEVELOPPEE EST APPLIQUEE EN STATIQUE ET EN DYNAMIQUE AFIN DE MONTRER LES PERFORMANCES DE CETTE TECHNIQUE DE MESURE DES DEFORMATIONS
Author: Valéry Valle Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 159
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CE TRAVAIL DE THESE A POUR OBJET DE DEVELOPPER ET DE METTRE EN UVRE, POUR DES SOLLICITATIONS DYNAMIQUES, UNE METHODE DE MESURE LOCALE DES DEFORMATIONS PAR VOIE OPTIQUE. CETTE ETUDE EST REALISEE DANS LE CADRE DE NOTRE COLLABORATION AU GROUPEMENT DE RECHERCHE IMPACT MATERIAUX. LA METHODE CONSISTE EN UNE ANALYSE SPECTRALE D'UN RESEAU DE TRAITS CROISES UTILISANT LE PHENOMENE DE DIFFRACTION OPTIQUE D'UN FAISCEAU LASER. LE PRINCIPE PHYSIQUE DE DIFFRACTION EN INCIDENCE OBLIQUE D'UN FAISCEAU LASER PAR UN RESEAU NOUS PERMET DE CALCULER, EN MESURANT LA POSITION DES TACHES DE DIFFRACTION OBTENUES POUR UN ETAT DE REFERENCE ET UN ETAT DE CHARGEMENT, LE TENSEUR DES DEFORMATIONS (DEUX DEFORMATIONS PRINCIPALES ET UNE ROTATION DE SOLIDE RIGIDE), MAIS AUSSI DE DETERMINER TOUS LES MOUVEMENTS DE SOLIDE DE LA BASE DE MESURE. AFIN DE SEPARER SUR UN MEME PLAN FILM LES TACHES DE DIFFRACTION ISSUES DE PLUSIEURS ETATS DE CHARGEMENT, NOUS UTILISONS DES DEFLECTEURS ACOUSTO-OPTIQUES QUI PERMETTENT D'ATTAQUER LE RESEAU AVEC UNE INCIDENCE DIFFERENTE AU COURS DU TEMPS. DANS LE BUT DE DIRIGER VERS LA BASE DE MESURE LES FAISCEAUX ISSUS DES MODULATEURS ACOUSTO-OPTIQUES ET S'ECARTANT DE L'AXE OPTIQUE, NOUS AVONS REALISE UN ELEMENT OPTIQUE HOLOGRAPHIQUE CONSTITUE DE LENTILLES HOLOGRAPHIQUES. NOUS DEVELOPPONS UNE NOUVELLE TECHNIQUE DE MESURE DES POSITIONS DES TACHES DU FILM. UNE ACQUISITION GLOBALE DU PLAN FILM EST EFFECTUEE PAR CAMERA CCD MUNIE D'UN OBJECTIF PHOTOGRAPHIQUE EN VUE DE LOCALISER L'ENSEMBLE DES TACHES DE DIFFRACTION. CETTE OPERATION EST SUIVIE D'UNE VISUALISATION TACHE PAR TACHE, AFIN DE DETERMINER AVEC PRECISION LA POSITION DE CHACUNE D'ENTRE ELLES AU MOYEN DE LA CAMERA CCD EQUIPEE D'UN OBJECTIF DE MICROSCOPE PAR ACQUISITION DES INFORMATIONS AU COURS DU DEPLACEMENT MICROMETRIQUE DU PLAN FILM. LA METHODE DEVELOPPEE EST APPLIQUEE EN STATIQUE ET EN DYNAMIQUE AFIN DE MONTRER LES PERFORMANCES DE CETTE TECHNIQUE DE MESURE DES DEFORMATIONS
Author: Karl-Hans Laermann Publisher: Springer ISBN: 3709125863 Category : Science Languages : en Pages : 432
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The book covers the theories and physics of advanced new optical measuring methods and problems of experimental performance, recent achievements in the basic interferometric methods holography, speckle-interferometry, shearography as well as linear/non-linear photoelasticity and photoviscoelasticity, Moiré- and grid-techniques. It deals with theory and application of digital image processing, methods of data recording, data processing and -visualisation, with mathematical/numerical procedures for final evaluation of digitised measured data and the principle of hybrid techniques. It introduces into the new perceptions of methods in experimental solid mechanics and it should encourage scientists to deal intensively with the theories for further developments, and enables practitioners, to understand theory and physics of the new achievements at least and to apply the methods in research als well as in developments in practice.
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Cette étude porte sur l'application des techniques de mesure optiques pour la caractérisation mécanique des biomatériaux. Deux voies ont été explorées : la réalisation de maillages en éléments finis et la mesure de déformations planes. Les maillages en éléments finis peuvent être réalisés à partir du relief des organes. Nous avons alors développé une technique de projection de réseaux de traits. Afin d'améliorer la précision, l'analyse des réseaux s'effectue par des techniques de décalages de phases. Une procédure de calibrage du montage a été spécialement développée. La mesure des déformations sur de la peau a été effectuée par une extension de la technique de suivi de marqueurs. Afin de voir l'ensemble des phénomènes mécaniques qui régissent ce biomatériau, nous avons réalisé des essais de traction simple, de relaxation, de traction à accélération constante et de traction biaxiale. Le caractère viscoplastique de la peau et l'orthotropie de sa structure ont été ainsi mis en évidence.
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Ce travail de thèse présente la mise au point d'une méthodologie de mesure de champs de déformations planes à l'échelle micrométrique. La mesure cinématique est faite par une méthode de grille qui analyse les déformations d'un réseau périodique attaché à la surface à étudier. Les grilles ont été réalisées par photolithographie interférentielle directe. Pour l'observation et la numérisation des réseaux, le choix s'est porté sur la microscopie interférométrique en lumière blanche qui donne accès à la topographie 3D de la surface d'intérêt. Une étude de bruit à permis d'optimiser la réalisation des réseaux pour l'application mécanique auxquels ils étaient destinés. Par ailleurs, l'application de déplacements de corps rigide a permis de mettre en évidence un problème de corrélation spatiale de ce bruit qui ne pouvait être ignoré. Ainsi, et en apportant un soin particulier sur la réalisation expérimentale des essais mécaniques, la résolution en déformation obtenue est de l'ordre de 1 à 2×10−3 pour une résolution spatiale d'environ 20 μm. Une première application concernant l'étude des déformations élasto-plastiques d'un acier ferritique a permis de valider la présente méthode, de l'étendre à l'étude de régions d'intérêt de plus grandes tailles et d'en souligner les points forts mais aussi les limites
Author: Guillaume Brunetti Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 32
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The knowledge of strains and stresses is important for a better understanding of the materials properties. Several experimental techniques are available (XRD, Raman ...), but only one allows the determination of the strain at a microscopic scale: the Convergent Beam Electron Diffraction (CBED). This technique is known for its high spatial resolution (of a few nanometers), which comes from its use in a Transmission Electronic Microscope (TEM). The diffraction patterns acquired with a convergent beam are constituted of HOLZ lines whose localization depends on the values of the lattice parameters or strain of the material. The comparison of the lines position between an experimental and a simulated pattern allows the determination of the lattice parameters. In this work, we have applied a new approach for the lattice parameters determination. It is based on the algebraic equation of "K-lines" and enables to work simultaneously on several diffraction patterns. We have quantified the uncertainty linked to the KLEBS approach. The causes of the uncertainty have been presented and we have proposed a statistical approach (multiple patterns) to reduce its value. Then, the multiple patterns approach has been applied to the study of the single crystal nickel based superalloys, and a new method for the misfit determination has been proposed. The last part of this work deals with the study of the strain heterogeneities in a material plastically strained
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La compréhension des mécanismes de déformation dans les matériaux cristallins passe par la caractérisation fine des microstructures. Dans le cadre de la microscopie électronique à balayage, la mesure précise des gradients d'orientation et des déformations élastiques du cristal est l'objectif des méthodes dites à haute résolution angulaire. Pour cela, elles emploient des techniques de corrélation d'images numériques afin de recaler les clichés de diffraction électronique. Cette thèse propose une méthode de recalage originale. Le champ de déplacement à l'échelle du scintillateur est décrit par une homographie linéaire. Il s'agit d'une transformation géométrique largement utilisée en vision par ordinateur pour modéliser les projections. L'homographie entre deux clichés est mesurée à partir d'une grande et unique région d'intérêt en utilisant un algorithme de Gauss-Newton par composition inverse numériquement efficace. Une correction des distorsions optiques causées par les lentilles de la caméra lui est intégrée et sa convergence est assurée par un pré-recalage des clichés. Ce dernier repose sur des algorithmes de corrélation croisée globale basés sur les transformées de Fourier-Mellin et de Fourier. Il permet de rendre compte des rotations allant jusqu'à une dizaine de degrés avec une précision comprise typiquement entre 0,1 et 0,5°. La détermination de l'homographie est indépendante de la géométrie de projection. Cette dernière n'est considérée qu'à l'issue du recalage pour déduire analytiquement les rotations et les déformations élastiques. La méthode est validée numériquement sur des clichés simulés distordus optiquement, désorientés jusqu'à 14° et présentant des déformations élastiques équivalentes jusqu'à 5×10−2. Cette étude montre que la mesure précise de déformations élastiques comprises entre 1×10−4 et 2×10−3 nécessite de corriger la distorsion optique radiale, même lorsque la désorientation est faible. Finalement, la méthode est appliquée à des clichés acquis par diffraction des électrons rétrodiffusés (EBSD) et en transmission en utilisant la nouvelle configuration TKD on-axis (transmission Kikuchi diffraction). Des métaux polycristallins déformés plastiquement ainsi que des semi-conducteurs sont caractérisés. La méthode retranscrit des détails fins de la microstructure d'un acier martensitique trempé et revenu et d'un acier sans interstitiels déformé de 15% en traction, malgré la détérioration du contraste de diffraction induit par la déformation plastique. Les structures de déformation sont également analysées dans de l'aluminium nanostructuré obtenu par déformation plastique sévère grâce au couplage de la méthode de recalage et de la configuration TKD on-axis. Ce couplage permet d'atteindre simultanément une haute résolution spatiale (3 à 10 nm) et une haute résolution angulaire (0,01 à 0,05°). Des cartes de déformation élastiques sont obtenues à l'échelle de quelques nanomètres dans une lame mince de SiGe et les densités de dislocations dans un monocristal de GaN sont déterminées avec une résolution voisine de 2,5×10−3 μm−1 (soit 8×1012 m−2).
Author: Victor Carvalho Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 146
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La convection de Marangoni est un phénomène hydrodynamique qui apparaît en présence d'un gradient de tension de surface le long d'une interface entre deux fluides non miscibles. Il est possible de voir apparaître cette convection, dans les échangeurs de chaleur avec changement de phase, autour des bulles de vapeur. Cependant, la convection de Marangoni a longtemps été négligée devant les autres phénomènes intervenant dans le transfert de chaleur. A l'ère de la miniaturisation, il devient impossible de négliger cette micro convection. Le but de la thèse est donc de caractériser la dynamique d'écoulement de la convection de Marangoni autour d'une bulle. La première partie présente la résultats 2D obtenus autour d'une bulle d'air en présence d'un gradient de température. Ce cas est plus simple à mettre en oeuvre et permet ainsi de se familiariser avec la convection de Marangoni. La seconde partie porte cette fois-ci sur l'étude bidimensionnelle de cette convection autour d'une bulle de vapeur. Les résultats ont montré que le phénomène devenait très rapidement tridimensionnel . La dernière partie présente donc une méthode de mesure optique 3D innovatrice qui permet de connaître la dynamique de l'écoulement dans les trois dimensions et les trois composantes.
Author: Shi-Bin Wang Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 138
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UNE METHODE OPTIQUE, COUPLANT L'HOLOGRAPHIE ET L'ANALYSE NUMERIQUE DE RESEAUX A ETE DEVELOPPEE POUR LA DETERMINATION DU TENSEUR DES DEFORMATIONS PLANES SUR TOUT UN CHAMP. LE FAISCEAU OBJET, DIFFRACTE PAR LE RESEAU SITUE SUR LA SURFACE DE L'EPROUVETTE EST ENREGISTRE SUR UNE PLAQUE A HAUTE RESOLUTION PAR HOLOGRAPHIE. A LA RESTITUTION, LES FAISCEAUX DIFFRACTES SONT RECONSTRUITS ET L'ANALYSE DU CHAMP D'INTERFERENCES DE CES FAISCEAUX FOURNIT LES CARACTERISTIQUES GEOMETRIQUES DU RESEAU DIFFRACTANT. L'EXPLOITATION DE CES FRANGES D'INTERFERENCES EST REALISEE DE DEUX FACONS, L'UNE UTILISE UN ALGORITHME DE F.F.T. BIDIMENSIONNELLE COUPLE A UNE TECHNIQUE SPECIALE D'INTERPOLATION, L'AUTRE MET EN UVRE UNE PROCEDURE DE DECALAGE DE PHASE. PAR CETTE DERNIERE DEMARCHE, LA SENSIBILITE EN DEFORMATIONS EST DE 0,8/0#-#4. CETTE NOUVELLE METROLOGIE EST APPLIQUEE A LA MECANIQUE DE LA RUPTURE DUCTILE. LES COMPOSANTES DU TENSEUR DES DEFORMATIONS AU VOISINAGE DE LA POINTE DE LA FISSURE SONT AINSI OBTENUES SUR UN ALLIAGE (AL 2017) SOLLICITE EN MODE D'OUVERTURE. POUR UN FAIBLE ACCROISSEMENT DE LA FISSURE DANS LE DOMAINE PLASTIQUE, L'INTEGRALE J EST INDEPENDANTE DU CONTOUR. LA COMPARAISON DU CHAMP DE DEFORMATIONS MESURE AVEC LA DISTRIBUTION ISSUE DE LA FORMULATION CLASSIQUE EN FISSURATION ELASTOPLASTIQUE (SOLUTION H.R.R.) MONTRE QUE LES SOLUTIONS A UN PARAMETRE (J) ET A DEUX PARAMETRES (J, Q) PERMETTENT DE RENDRE COMPTE DE L'EVOLUTION DE CERTAINES COMPOSANTES DE DEFORMATIONS, ET NON DE L'ENSEMBLE DE CES COMPOSANTES. LES INVESTIGATIONS EXPERIMENTALES DOIVENT ETRE POURSUIVIES ET POURRAIENT AIDER A L'ETABLISSEMENT D'UNE FORMULATION MIEUX ADAPTEE A LA DEFINITION DE L'ETAT MECANIQUE EN POINTE DE FISSURE SUR UN MATERIAU DE TYPE DUCTILE.
Author: Valéry Valle
Author: Valéry Valle
Author: Karl-Hans Laermann
Author: René Rotinat
Author: Cyril Brèque
Author: Michel Urbanik
Author: Raphaël Moulart
Author: Guillaume Brunetti
Author: Clément Ernould
Author: Victor Carvalho
Author: Shi-Bin Wang