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Dép. de Génie Mécanique
Chapitre 1INTRODUCTION À L'ANALYSE EXPÉRIMENTALE
DES CONTRAINTES
MEC6405‐Analyse Expérimentale des contraintes
Automne 2012
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Dép. de Génie Mécanique
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
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Les méthodes
• méthodes analogiques
• méthodes de mesure des déformations (méthodes extensométriques)
• méthodes de mesure des contraintes
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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.
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2 2
2 2 0x y
2 2
2 2 (Laplace cas particulier)ctex y
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EXEMPLE D’APPAREIL UTILISANT L’ANALOGIE DE LA MEMBRANEDétermination les contraintes de cisaillement dans un barreau desection triangulaire soumis à un moment de torsion
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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)
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Corrélation d’images numériques
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• 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
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Corrélation d’images (suite)
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Éprouvette avec mouchetis (speckle)
http://www.limess.com/
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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
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