Essais & Simulations 148

MESURES de points de

MESURES de points de mesure et avec une résolution de mesure maximale d’environ un centième de pixel. Une fois que les déplacements sont disponibles, les déformations, les contraintes et autres grandeurs cinématiques dérivées peuvent être immédiatement calculées. Par conséquent, il est possible d’obtenir une vue détaillée du champ de déformation complet de l’objet testé au fur et à mesure que le chargement évolue, de surveiller le niveau de déformation et d’identifier les zones présentant des niveaux de contrainte critiques. La corrélation d’images numériques peut être utilisée pour tester des échantillons de matériaux et des composants mécaniques de structure dans des conditions de fonctionnement, sans limites sur leur taille, à l’exception de celles imposées par le champ de vision des caméras. Et même dans ce cas, la technologie permet de combiner les informations de plusieurs caméras. UN NOUVEAU PARADIGME DANS LES ESSAIS DE MATÉRIAUX La corrélation d’images numériques trouve son origine dans le domaine de l’ingénierie des matériaux comme moyen de résoudre les problèmes associés à l’utilisation de jauges de contrainte. Lors de la caractérisation des propriétés mécaniques d’un matériau, des échantillons de formes spécifiques sont créés et installés sur une machine d’essai. Des chargements sont alors appliqués et les propriétés mécaniques des matériaux sont identifiées en enregistrant la déformation de l’échantillon. Cependant, les jauges de contraintes n’offrent que des informations localisées sur le comportement du matériau, et à mesure que l’échantillon approche de son point de rupture, la fiabilité de la mesure du capteur diminue. En tant que technique sans contact de mesure des champs 3D, la corrélation d’images numériques surmonte toutes ces limitations, permettant à l’utilisateur de suivre le comportement de l’échantillon et de surveiller précisément la propagation des fissures jusqu’à la rupture. De plus, étant une technique sans contact, elle peut être utilisée pour tester et caractériser tout type de matériaux, du béton au polymère et des métaux aux composites, y compris des échantillons légers sur lesquels aucun capteur ne pourrait être appliqué sans impacter considérablement ses propriétés. DÉVELOPPEMENT DE JUMEAUX NUMÉRIQUES MATÉRIAUX Alors que l’industrie évolue vers une conception de produits basée sur le numérique, il est essentiel de disposer d’informations précises sur les propriétés des matériaux. De plus, la nécessité d’améliorer les performances a poussé l’industrie à développer des matériaux innovants et à tirer parti de leurs propriétés orthotropes, voire anisotropes. Être capable d’identifier ces propriétés en toute confiance à partir de données expérimentales devient crucial. Grâce à une large bibliothèque de modèles de matériaux et à la mise en œuvre de la méthode des champs virtuels (« VFM ou virtual fields method »), le logiciel offre un environnement unique pour tirer parti des résultats expérimentaux 3D et extraire les paramètres des matériaux directement à partir des données mesurées. Cela réduit considérablement le temps par rapport aux approches inverses standard basées sur l’optimisation des modèles éléments finis. ACCÉLÉRER LES TESTS DE VALIDATION DES COMPOSANTS ET DES SYSTÈMES L’un des principaux avantages de la corrélation d’images numériques est sa simplicité de mise en œuvre. Oubliez le processus long et souvent difficile pour placer avec précision des centaines de capteurs, mesurer leur position et leur orientation, gérer tous les câbles et s’assurer que la configuration des voies de mesure est correctement définie. Avec DIC, vous n’aurez besoin que de deux caméras, d’un mouchetis appliqué à la zone d’intérêt et d’une lumière artificielle pour éclairer la scène que vous souhaitez analyser. Ceci est suffisant pour fournir des milliers de points de données, auxquels les déformations et contraintes seront disponibles pour différentes conditions de charge ou de fonctionnement, et ce, que la structure d’essai soit un pilier en béton, une structure métallique, un panneau composite ou une couche de mousse pour absorber le bruit et les vibrations. 36 I ESSAIS & SIMULATIONS • N°148 • Février - Mars - Avril 2022

MESURES Un module dédié de validation de modèle permet ensuite d’intégrer le modèle FE dans le logiciel DIC, de générer des images virtuelles correspondant aux étapes de chargement FE, puis d’appliquer aux images générées virtuellement le même traitement DIC utilisé pour les images expérimentales. Seule cette approche unique permet de comparer pleinement les mesures DIC avec les simulations FE. Les différences entre le comportement numérique et expérimental sont présentées sur un diagramme de champ de corrélation, qui met immédiatement en évidence les zones où il pourrait être nécessaire de modifier le modèle FE pour mieux correspondre à la réalité du test. MESURE DE VIBRATIONS ET ANALYSE MODALE Bien qu’historiquement, l’application principale du DIC ait été de mesurer les déformations lors de charges statiques ou quasistatiques, l’amélioration récente de la résolution et de la vitesse des caméras permet également d’utiliser cette technologie pour mesurer des vibrations 3D et de tirer parti de la nature sans contact de cette technique. Lors de la mesure des vibrations sur des composants légers, la masse des capteurs peut avoir un impact significatif sur leur réponse aux vibrations. D’autre part, des équipements complexes sont nécessaires pour mesurer les structures tournantes. DIC offre une solution simple dans les scénarios où il est difficile de fixer un capteur à la structure et de le connecter au système d’acquisition avec un câble. En outre, dans des scénarios de test plus standard, il offre une alternative pour collecter des données de vibration, en particulier lorsqu’une résolution spatiale fine est nécessaire ou que la taille de l’objet rend difficile la résolution correcte des phénomènes d’intérêt. DIC ne requiert pas nécessairement de caméra à haute vitesse pour mesurer les vibrations. Des caméras à basse vitesse plus abordables peuvent également être utilisées. Dans ce cas, une technique de rééchantillonnage automatique est utilisée pour extraire les vibrations à des fréquences supérieures à la cadence maximale des caméras. Enfin, DIC peut être utilisé pour les tests de vibrations en tant que système autonome ou en combinaison avec le matériel Simcenter Scadas. Par exemple, dans ce dernier scénario, il est possible de dériver des fonctions de réponse en fréquence (FRF) à partir des déplacements mesurés par les caméras, ou de combiner le comportement structurel global capturé avec des accéléromètres avec des informations locales 3D provenant d’un système DIC. De plus, comme la méthode DIC ne peut être utilisée que pour mesurer ce que la caméra peut voir physiquement, une configuration hybride permet une plus grande flexibilité dans la capture de toutes les informations nécessaires. Une fois les données DIC traitées, elles seront disponibles dans toutes les autres applications Simcenter Testlab, où elles pourront être utilisées pour l’analyse modale expérimentale ou opérationnelle ● ESSAIS & SIMULATIONS • N°148 • Février - Mars - Avril 2022 I37