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Dép. de Génie Mécanique

Chapitre 1INTRODUCTION À L'ANALYSE EXPÉRIMENTALE

DES CONTRAINTES

MEC6405‐Analyse Expérimentale des contraintes

Automne 2012

MEC6405 - Automne 2012 1


Buts• Vérification des hypothèses fondamentales de la Résistance

des Matériaux• Vérification expérimentale de solutions analytiques ou

numériques complexes• Obtention de solutions expérimentales dans les cas de

géométrie ou de chargement complexes (ex.: contraintes résiduelles, fatigue, propagation de fissure)

• Vérification de la fiabilité d'un prototype• Surveillance de pièces de machine ou de structures en

opération



Les méthodes

• méthodes analogiques

• méthodes de mesure des déformations (méthodes extensométriques)

• méthodes de mesure des contraintes



Les méthodes analogiquesCertains modèles physiques obéissent à des lois exprimées par les mêmes entités mathématiques que celles des contraintes

ANALOGIE ÉLECTRIQUE

ANALOGIE DE LA MEMBRANE (OU DE PRANDTL)

Les méthodes analogiques ont été remplacées par des méthodes où l'on mesure des grandeurs physiques en relation directe avec la déformation ou la contrainte.


2 2

2 2 0x y

2 2

2 2 (Laplace cas particulier)ctex y

Dép. de Génie Mécanique MEC6405 - Automne 2012 5

EXEMPLE D’APPAREIL UTILISANT L’ANALOGIE DE LA MEMBRANEDétermination les contraintes de cisaillement dans un barreau desection triangulaire soumis à un moment de torsion


Méthodes de mesure des déformations

• Mesurer directement en prenant deux repères sur la pièce (extensomètres)

• Lier à la pièce un dispositif qui subit les mêmes déformations et influe sur un autre phénomène physique mesurable (jauges, vernis, Moiré, image)

• Mesurer un phénomène physique en relation directe avec la déformation (holographie, ultrason)



Extensomètres mécaniques



Extensomètres électroniques



Jauges à résistance électrique



Corrélation d’images numériques


• Méthode optique de mesure de déformation sur la surface d’un objet

• La méthode consiste à suivre, pendant la déformation, les niveaux de gris d’un secteur au voisinage d’un point, en rouge sur les images ci-dessous.

• Secteur = "subset" en anglais ou "imagette" en français


Corrélation d’images (suite)


Éprouvette avec mouchetis (speckle)

http://www.limess.com/


Vernis craquelant



Franges de Moiré



Holographie laser



Méthodes de mesure des contraintes

Méthode Principe Application

PHOTOÉLASTICIMÉTRIE Effet de biréfringence accidentelle sur des matériaux transparents causée par les contraintes

-de champ-sur modèle 2D et 3D-sur prototype (PhotoStress)

THERMOÉLASTICITÉ Émission infrarouge due à un état de contraintes cycliques

-sur prototype chargé dynamiquement

RAYON-X Mesure de la distance des plans d'atomes (distance inter réticulaire)

-ponctuelle-sur les métaux

ULTRASON Mesure du temps de propagation d'une onde en surface de la pièce

-ponctuelle-sur prototype



Photoélasticité



Photoélasticité par réflexion



Thermoélasticité



Ultrason (contraintes résiduelles)



Méthodes pour les laboratoires

• Jauges à résistance électrique qui est actuellement la méthode la plus populaire pour les travaux industriels et de recherche

• La photoélasticimétrie 2‐D sur modèle transparent (méthode de champ)


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