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Techniques de Mesure: TPd Mesure de déplacements par Interférométrie Speckle: application à la détermination du facteur dintensité de contrainte (FIC)

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1 Techniques de Mesure: TPd Mesure de déplacements par Interférométrie Speckle: application à la détermination du facteur dintensité de contrainte (FIC)

2 Éprouvette Single Edge Notch (SEN): Module de Young E = 2.4 GPa Coefficient de Poisson = 0.38 Matériau élastique linéaire (PMMA) Dimensions (en mm) Demi hauteur h=75 Largeur b=25 Épaisseur t=2 Longueur de lentaille a=6 Largeur de lentaille c=2 a t 2h c b

3 Champ de contraintes en pointe de fissure (mode I): a b P P Spécimen S.E.N Facteur dIntensité de Contrainte : t h h effet de h/b négligeable pour h/b>1 r θ repère cartésien (x,y) x y

4 Champ de déplacement associé (mode I): Composante horizontale: Composante verticale: (contrainte plane)

5 Contrainte plane Déformation plane Approximation en pointe de fissure: Pour Isovaleurs du déplacement asymptotique (contrainte plane, : x=rcos y=rsin x=rcos y=rsin

6 = 632nm Sensible au déplacement surfacique selon y Montage optique (interféromètre) considéré : Caméra CCD Surface objet (optiquement rugueuse) Miroir z y x Objectif de microscope Déplacements surfaciques expérimentaux

7 Principe de linterférométrie speckle (ESPI): Intensité du champ de speckles: z Q y Q CCD L État initial : État déformé (après chargement) : avec v : composante du dépl. selon y a0a0 Soustraction des images dintensité: Franges dinterférence a1a1 - franges sombres / claires quand - interfrange - réalisé en temps réel par le logiciel commercial Pisa

8 Cellule de charge: P[N] Éprouvette SEN Piezo avec miroir Moteur pas à pas Objectifs Système de chargement:

9 Arrangements optiques: n isovaleurs du déplacement horizontal u isovaleurs du déplacement vertical v Rayons lumineux

10 Images de phase (logiciel PISA) P=30N (REF) Franges dinterférence (isovaleurs du déplacement v) P=42N P=50N P=59N soustraction Interfrange v=f

11 P i (r i, i ;N i : point courant sur une frange sombre riri PiPi i Algorithme de calcul: formation du système S i,k (r, ) fonctions connues qui dépendent du déplacement considéré: C k : inconnues à déterminer pour u pour v N i : ordre de frange associé (entier) (typiquement K=4) Système:

12 Choix des points expérimentaux N=0, N entier Déplacements des points pris sur une autre frange sombre Choix dune frange sombre de référence: N=0 (typiquement) N=1 N=2 N=-1 N=-2 ~ 0,7µm Numérotation (comptage) des franges

13 Résolution du système M points P i (r i, i choisis sur les franges sombres (M>40) Prise en compte du déplacement solide rigide (inévitable en pratique) ordre de frange associé au point P i Algorithme des moindre carrés:

14 Application: Interférogramme obtenu pour un chargement P=30N (f=0.73µm) K I theo =0.12 MPa m 1/2 48 points considérés avec speckle: Frange dordre zéro


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