Eléments de métrologie en génie civil:

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1 Eléments de métrologie en génie civil:
mesure des déplacements et des déformations Réalisée par: Gr2- 2GC1 ADDOU Soumaya OUABI Ilham Encadrée par: Pr .K . LAHLOU

2 PLAN: Définitions générales métrologie Auscultation Déformations
Déplacements Méthodes de métrologie appliquée Mesures mécaniques Mesures optiques Métrologie en 3D (logiciels) Exemples de domaines d’application ( BTP)

3 Définitions: métrologie :Science des mesures, visant à déterminer les dimensions et les quantités, et à les exprimer en unités conventionnelles, en tenant compte des conditions dans lesquelles l’évaluation a été effectuée et des critères utilisés. Auscultation: Domaine de la métrologie concernant la mesure des déplacements de structures, telles que des ouvrages d’art ou des bâtiments, avec une grande précision. Déformation: description de la manière dont se déforme les pièces et objets. Ceci a une importance capitale pour la mise en forme, la conception et la sécurité de ces derniers. Déplacement: A un point du solide au repos ; après déformation, il devient le point A' :On appelle déplacement du point A le vecteur:

4 Méthodes de métrologie:
TYPES DE METHODES Méthodes mécaniques Méthodes optiques mesures globales mesures locales

5 comparateur DESCRIPTION:
Le comparateur est essentiellement constitué de: cadran gradué avec une aiguille pivotant en son centre une lunette comportant un ou plusieurs index (permet à l'utilisateur de matérialiser le point zéro). Le comparateur dit à course normale comporte un totaliseur qui indique le nombre de tours effectués par l'aiguille. un palpeur constitué de deux parties : la tige et la touche

6 PRINCIPE: fixer un point zéro à l’aide d’une cale étalon ou la surface de référence de la pièce. Placer la pièce sur une surface plane ( exemple: marbre) monter le comparateur de manière fixe sur une potence dont le socle est également sur la surface plane faire avancer le comparateur sur son socle en laissant la pièce immobile ou la pièce en laissant le comparateur immobile. Le déplacement de la tige mobile est transmis à un dispositif mécanique transformant la translation de la tige en rotation de l'aiguille. L'angle total de rotation est proportionnel au déplacement en translation de la tige.

7 LVDT (Linear variable differential transformer)
DESCRIPTION: Composé de trois bobines, une primaire et deux secondaires. Une tige reliée à l’objet mobile dont on veut mesurer le déplacement. Un noyau magnétique cylindrique constituant l’élément sensible,et qui se déplace librement dans les bobines suivant leur axe commun.

8 PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT:
Le principe de fonctionnement consiste en deux petits transformateurs partageant un même noyau magnétique. Lorsque celui-ci se déplace, la sortie électrique de l'un des deux transformateurs augmente pendant que l'autre diminue. Ce déséquilibre est une mesure de la position du noyau avec la meilleure linéarité obtenue en milieu de course, quand l'équilibre est atteint. Le LVDT est doté d'une bonne sensibilité, fiabilité et répétabilité Circuit 4 fils d'un LVDT à un circuit de conditionnement de signaux Mesure de déplacement linéaire où G est le gain ou sensibilité

9 Mesures locales: extensometre
Mesurer la distance entre deux touches, en appui sur le corps de l’éprouvette par leurs extrémités pointues. la précision en déformation est de l’ordre de 0,0001. mesure= tension proportionnelle à la déformation moyenne entre les points de contacts ( A et B): n = AB/ll AB ll V = s . n.ε.n où ε est la valeur moyenne entre A et B et s la sensibilité de l’extensomètre.

10 Les jauges de déformation
Description: Métal employé est en général du constantan Le support est un film polymère Jauge collée sur la structure par une colle cyanoacrylate

11 PRINCIPE: Mesurer la variation de résistance d’un fil lorsqu’on fait varier sa longueur L La mesure de la jauge est donc proportionnelle à la déformation dans le sens des fils. k= ρ (1+2ν) La variation de résistance est mesurée par un pont de Wheatstone Si le champ de déformation sous la jauge n’est pas exactement constant, celle-ci donne une valeur moyenne Les jauges sont intensivement utilisées en métrologie, essais sur éprouvettes, sur structure...

12 Méthodes optiques: De plus en plus répandues dans le domaine des sciences des matériaux Avantages : sans contact et donc sans interactions perturbantes dues au contact, peu perturbée par l’environnement, adaptable à différents types de matériaux et d’éprouvettes, au coût de revient raisonnable par rapport aux autres types de mesures (en plus du gain du temps). Etudier les microstructures déduire leur comportement macroscopique ( mesure de porosité, mesure et suivi de micro fissures et déformations

13 Corrélation d’image: Principe:
déposer sur l’objet à étudier un mouchetis ( taches bien contrastées noir sur blanc) Enregistrer deux images de la structure ou de la pièce d'essai, entre deux états de sollicitations ( à l’aide d’une caméra CCD par exemple). un logiciel permet de rechercher le déplacement qui procure la meilleure corrélation entre les deux zones (déplacement moyen). Avantages: très simple à mettre en œuvre mesure de très grandes structures précision de en déformation principe de la corrélation d’image

14 Moiré: Principe: superposer deux réseaux de grille ( état initial et déformé) Franges d’interférences. Si le pas de la grille = p , selon n u=N .p. n ; avec N: ordre de la frange u: déplacement mesuré pour mesurer les déplacements des deux directions on dispose les grilles dans les deux sens. méthode efficace pour les chargements rapides (impact).

15 Applications: traction uni-axiale:
tracer un réseau de pas p dont les traits sont perpendiculaires à l'axe de traction sur une pièce de longueur l . cisaillement Tracer un réseau perpendiculaire aux forces de scission sur une pièce de largeur l. déformation = rotation selon un angle de cisaillement γ par rapport au réseau de référence

16 Métrologie en 3D: caractérisation d’une structure par stéréovision
Objectif: connaissance du déplacement et de la déformation locale d’une surface en trois dimensions par utilisation d’observation simultanée de deux images à deux points de vue différents. Exemple d’application : Déterminer les caractéristiques de la striction d’une éprouvette

17 Mire de positionnement
Mire d’étalonnage Dispositif expérimental: Flashes pyrotechniques Miroirs de renvois Caméras pour observation

18 Essai de chargement de traction sur des éprouvettes
Étalonnage: coordonnées 3D D images Marquage des pièces pour le suivi de la déformation (grille) Reconstruction de la forme d’objet à chaque instant et interpolation par un cylindre estimation du champ de déplacements 3D Estimation de la distance entre chaque point et l’axe. Et construction du rayon moyen de tous les points situés sur la même section et représentation du profil de la surface.

19 DOMAINES D’APPLICATION:
instrumentation par LVDT du mur de soutènement mur de soutènement Connaître le déplacement du mur de soutènement durant les travaux.

20 Mesure du gonflement d’un béton dû à la corrosion de ses armatures
(Beddiar , 2003)

21 PONTS:

22 BARRAGES:

23 BARRAGES: