Essais & Simulations n°109

Avis d’expert
La corrélation d’images numériques
(CIN) : exemples d’application
Les cas présentés ici qui font suite à la description de la méthode dans
notre précédent numéro. Ils donnent une idée précise de l’intérêt de cette
méthode pour l’analyse du comportement d’un matériau dans différentes
conditions de sollicitations d’éprouvettes à diverses échelles d’analyse
des phénomènes.
1. Introduction
La Corrélation d’Image Numériques (CIN)
est une technique de mesure de champs
cinématiques polyvalente et généralement
simple à mettre en œuvre. En mécanique
des solides, elle s’impose ainsi de plus en
plus comme une contrepartie des mé thodes
de simulation. Les principes de la CIN et les
deux principales approches utilisées ont été
rappelés dans une pre mière partie. Il est
proposé différentes applications permettant
de rendre compte du potentiel de la
technique, et en parti culier de l’approche
globale, dans diverses situations. Dans le
paragraphe suivant, le traitement d’un essai
mené sur une éprouvette fissurée en
recourant à diffé rentes bases cinéma tiques
bidi men sio nelles est détaillé.
Enfin, quelques extensions à des cas de
mesures de déplacements tridimensionnels
en surface et en volume sont décrites.
Figure 1 : a-Image de référence. b-Image avec une fissure ouverte. c-Géométrie CCT.
-a-
Figure 2 : Champs de déplacement en pixels (1 pixel = 2.08 µm) dans la direction
verticale : a-interpolation Q4 avec des éléments de 32 pixels, b-interpolation Q4
enrichie avec détection de la surface fissurée.
-b-
Abstract
Digital Image Correlation is becoming a
widespread tool in mechanical engineering
laboratories. A first part dealt with
the general principles. In this part, several
practical case studies are proposed.
2. Étude de cas :
analyse d’une éprouvette
fissurée
Les différentes procédures globales
introduites précédemment sont illustrées
sur un exemple 2D d’une éprouvette CCT
(figure 1a) soumise à de la traction cyclée
avec un rapport de charge . Le matériau
étudié est un acier XC48. Dans l’analyse qui
suit, seul le niveau maximum d’effort est
considéré après avoir appliqué 300 kcycles
de telle manière que la taille de fissure 2a
soit de 14.5 mm. Les images ont été prises
à l’aide d’un microscope longue distance et
une caméra CCD donnant une taille physique
de pixel de µm. A ce grandissement la
surface brute est observée et aucune
préparation n’a été realisée (figure 1b,c).
De par la présence de la fissure, les
déplacements sont discontinus et ne sont
pas bien captés avec une cinématique
continue (par exemple CIN-Q4).
L’introduction d’un enrichissement dis -
continu le long d’une ligne droite permet
d’obtenir une meilleure description. Cepen -
dant, la figure 3 montre que la fissure n’est
pas droite. On peut ainsi ajuster la géométrie
de la fissure en se servant des résidus de
corrélation. Les déplacements dans la
direction verticale sont donnés pour une
CIN-Q4 avec des éléments de 32 pixels. On
remarque que la discontinuité touche toute
la largeur des éléments traversés par la
discontinuité. A contrario, l’enrichissement
permet une meilleure description du champ
de déplacement, notamment le long de la
surface de discontinuité (figure 2).
E S S A I S & S I M U L A T I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 2 4