Mesures de champs et identification en mécanique des solides , livre ebook

Mesures de champs et identification en mécanique des solides




































© LAVOISIER, 2011
LAVOISIER
11, rue Lavoisier
75008 Paris

www.hermes-science.com
www.lavoisier.fr

ISBN 978-2-7462-3112-2


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Printed and bound in England by Antony Rowe Ltd, Chippenham, February 2011.





Mesures de champs


et identification

en mécanique des solides













sous la direction de

Michel Grédiac
François Hild
















Il a été tiré de cet ouvrage
50 exemplaires hors commerce réservés
aux membres du comité scientifique,
aux auteurs et à l’éditeur
numérotés de 1 à 50
Mesures de champs et identification en mécanique
des solides
sous la direction de Michel Grédiac et François Hild
fait partie de la série MATÉRIAUX ET MÉTALLURGIE
série dirigée par André Pineau





Le traité Mécanique et Ingénierie des Matériaux répond au besoin de
disposer d’un ensemble complet de connaissances et méthodes nécessaires à
la maîtrise de ce domaine.

Conçu volontairement dans un esprit d’échange disciplinaire, le traité MIM
est l’état de l’art dans les domaines suivants retenus par le comité scientifique :


Géomécanique
Matériaux
Environnement et risques


Chaque ouvrage présente aussi bien les aspects fondamentaux
qu’expérimentaux. Une classification des différents articles contenus dans
chacun, une bibliographie et un index détaillé orientent le lecteur vers ses
points d’intérêt immédiats : celui-ci dispose ainsi d’un guide pour ses
réflexions ou pour ses choix.

Les savoirs, théories et méthodes rassemblés dans chaque ouvrage ont été
choisis pour leur pertinence dans l’avancée des connaissances ou pour la
qualité des résultats obtenus.















Liste des auteurs

Fabien AMIOT Huy Duong BUI
FEMTO-ST LMS
CNRS Ecole Polytechnique
Besançon Palaiseau

Stéphane ANDRIEUX Anne-Sophie CARO-BRETELLE
LaMSID CMGD
EDF-R&D Ecole des Mines d’Alès
Clamart
André CHRYSOCHOOS
Stéphane AVRIL LMGC
CIS Université Montpellier II
Ecole des Mines de Saint-Etienne
Andrei CONSTANTINESCU
Jean-Christophe BATSALE LMS
TREFLE CNRS
ENSAM ParisTech Palaiseau
Talence
Jérôme CRÉPIN
Yves BERTHAUD Centre des Matériaux
LMT-Cachan Mines ParisTech
Université Pierre et Marie Curie Evry
Paris
Jacques DESRUES
Marc BONNET Laboratoire 3S-R
LMS CNRS
CNRS Grenoble
Palaiseau
Jean-Christophe DUPRÉ
Michel BORNERT LMS
Institut Navier CNRS
Ecole des Ponts ParisTech Chasseneuil-du-Poitou
Marne-la-Vallée
EISSEL Pierre F
Dan BORZA Laboratoire Roberval
INSA Rouen UTC
Saint-Etienne-du-Rouvray Compiègne

Fabrice BREMAND Arnaud GERMANEAU
LMS LMS
Université de Poitiers Université de Poitiers
Chasseneuil-du-Poitou Chasseneuil-du-Poitou


Michel GREDIAC Fabrice PIERRON
LaMI LMPF
Université Blaise Pascal ENSAM ParisTech
Aubière Châlons-en-Champagne

ILD RON François H Hervé P
LMT-Cachan GRESPI
CNRS Université de Reims
Cachan Champagne-Ardenne
Reims
Patrick IENNY
CMGD Julien RETHORE
Ecole des Mines d’Alès LaMCoS
CNRS
Pierre JACQUOT Villeurbanne
Faculté des sciences et techniques
de l’ingénieur Stéphane ROUX
EPFL LMT-Cachan
Lausanne CNRS
Suisse Cachan

Jérôme MOLIMARD Pierre SLANGEN
SMS CMGD
Ecole des Mines de Saint-Etienne Ecole des Mines d’Alès

Jean-José ORTEU Paul SMIGIELSKI
Institut Clément Ader Club CMOI/SFO
Ecole des Mines d’Albi Mulhouse

Stéphane PAGANO Yves SURREL
LMGC VISUOL
CNRS Saint-Etienne
Montpellier
Evelyne TOUSSAINT
Emmanuel PAGNACCO LaMI
INSA Rouen Université Blaise Pascal
Saint-Etienne-du-Rouvray Aubière

Jean-Noël PERIE Bertrand WATTRISSE
Institut Clément Ader LMGC
Université de Toulouse Université Montpellier II

Pascal PICART
LAUM
ENSIM
Le Mans
Table des matières
Introduction ........................................ 19
Yves BERTHAUD, Arnaud GERMANEAU, Michel GRÉDIAC et François HILD
Chapitre 1. Eléments de base de métrologie et présentation
des différentes techniques ............................... 27
André CHRYSOCHOOS et Yves SURREL
1.1. Introduction.................................... 27
1.2. Terminologie : le vocabulaire international de la métrologie (VIM) . . 29
1.2.1. Mesurage absolu ou différentiel .................... 29
1.2.2. Principales notions ............................ 31
1.3. Aspect spatial................................... 37
1.3.1. Fréquence spatiale37
1.3.2. Lissages spatiaux ............................. 42
1.4. Classement des techniques de mesures optiques .............. 45
1.4.1. Méthodes de mesure en lumière blanche ............... 45
1.4.2. Méthodes interférométriques ...................... 48
1.4.3. Vecteur sensibilité ............................ 49
1.4.4. Vecteurs sensibilité synthétiques .................... 49
1.4.5. Différents types d’interférométrie ................... 50
1.4.6. Holographie, holographie numérique ................. 52
1.4.7. Conclusion ................................. 53
1.5. Bibliographie ................................... 54
Chapitre 2. La photoélasticimétrie .......................... 55
Fabrice BREMAND et Jean-Christophe DUPRÉ
2.1. Introduction.................................... 55
2.2. Notion de polarisation de la lumière ..................... 56
















10 Mesures de champs et identification
2.3. Phénomène de biréfringence.......................... 57
2.4. Loi optico-mécanique .............................. 58
2.5. Différents types de polariscope ........................ 59
2.5.1. Polariscope rectiligne ........................... 59
2.5.2. Polariscope circulaire........................... 63
2.5.3. Polariscopes en lumière blanche .................... 64
2.5.4. Revêtements photoélastiques ...................... 65
2.6. Mesure de la constante photoélastique67
2.7. Analyse par traitement d’images ....................... 68
2.7.1. Polariscope rectiligne 68
2.7.2. Polariscope circulaire72
2.7.3. Images couleurs .............................. 73
2.8. Post traitement des paramètres photoélastiques............... 73
2.8.1. Tracé des isostatiques .......................... 73
2.8.2. Points particuliers ............................. 74
2.8.3. Séparation des contraintes, intégration des équations d’équilibre . . 74
2.8.4. Comparaison entre expérimentation et modélisation ........ 75
2.9. Photoélasticimétrie tridimensionnelle .................... 76
2.9.1. La méthode de figeage et découpage ................. 77
2.9.2. Découpage optique ............................ 77
2.9.3. Exemple d’application .......................... 81
2.10. Conclusion ................................... 82
2.11. Bibliographie .................................. 83
Chapitre 3. Méthode des grilles, moiré et déflectométrie ............ 85
Jérôme MOLIMARD et Yves SURREL
3.1. Introduction.................................... 85
3.2. Principe ...................................... 85
3.3. Codage des surfaces............................... 87
3.4. Moiré ....................................... 87
3.5. Détection de phase................................ 90
3.5.1. Détection globale ............................. 90
3.5.2. Détection locale de la phase : décalage de phase .......... 91
3.5.3. Mesure des deux composantes du déplacement ........... 94
3.6. Sensibilité au mouvement hors-plan ..................... 95
3.7. Défauts de la grille ............................... 96
3.8. Déflectométrie .................................. 96
3.9. Grands déplacements/grandes déformations ................ 99
3.9.1. Approche explicite ............................ 100
3.9.2. Approche implicite100
3.9.3. Grandes déformations .......................... 101




























Table des matières 11
3.10. Exemples .................................... 102
3.10.1. Essai de traction sur composite unidirectionnel .......... 102
3.10.2. Mesure de déplacement de solide rigide ............... 104
3.10.3. Utilisation sous MEB .......................... 106
3.10.4. Caractérisation de distorsion d’objectif ............... 106
3.11. Conclusion ................................... 110
3.12. Bibliographie .................................. 111
Chapitre 4. Holographie ................................ 113
Pascal PICART et Paul SMIGIELSKI
4.1. Introduction.................................... 113
4.2. Rappels d’optique ondulatoire......................... 115
4.2.1. Principe de la diffraction115
4.2.2. Principe des interférences ........................ 116
4.3. Enregistrement d’un hologramme....................... 117
4.4. Reconstruction du champ objet121
4.4.1. Reconstruction analogique121
4.4.2. Reconstruction numérique122
4.5. Notion de vecteur sensibilité .......................... 124
4.6. Bases de l’interférométrie