Essais & Simulations n°141

DOSSIER Figure 3 -

DOSSIER Figure 3 - Plaque mouchetée sur son support Figure 1 - Positionnement des quatre caméras dans la cabine laser (deux représentées par des pyramides et deux par des pavés) MISE EN PLACE DE L’ESSAI Les essais sont instrumentés avec un dispositif de stéréovision (i.e., à deux caméras). Une caméra IR et une caméra dite « logarithmique » (prêtée par l’entreprise NIT) sont aussi présentes dans la cabine. L’équipe d’ALPhANOV les a placées en adoptant les positions déterminées lors de la pré-étude par Eikosim (cf. Figure 2) et a préparé l’ensemble du setup expérimental en environ une journée. Lors de cette campagne d’essais, plusieurs plaques ont été soumises à des tirs laser (cf. Figure 3). Au total, plus de dix tirs ont été effectués au cours de la journée et demie d’essais. De plus, les plaques ont été préalablement mouchetées pour créer un contraste suffisant pour la corrélation d’images. De manière à explorer une autre technologie de réalisation des mouchetis que la peinture, ALPhANOV a réalisé un mouchetis par nano-structuration laser de la surface métallique 4 , sur la base de la topologie fournie par Eikosim. RÉSULTATS DE LA MESURE PAR STÉRÉOCORRÉLATION >> Quantification des incertitudes Afin de quantifier l’incertitude lors de l’essai, une mesure de déplacement a été réalisée sur un jeu d’images au repos. On peut ainsi mesurer l’effet du bruit d’acquisition par rapport au déplacement (nul) attendu pour ces images. Dans le cadre de cette étude, la mesure a été réalisée sur un ensemble de trente images par caméra avant chaque tir. Quelle que soit la direction, les niveaux d’incertitudes sont très proches de l’estimation qui avait été réalisée lors de la pré-étude. >> Champs de déplacements Figure 2 - Instrumentation de l’essai La stéréocorrélation d’images permet de mesurer, sans contact, les champs de déplacements 3D surfaciques de la pièce étudiée à partir d’images prises par deux des caméras durant l’essai. Cette technique est basée sur l’hypothèse de conservation des niveaux de gris dans les images. Les champs mesurés sont exprimés directement sur le modèle 3D surfacique utilisé pour la simulation par éléments finis. La mesure nous apprend que la plaque subit une déformation en trois temps : • Dans un premier temps, après activation du laser, la plaque gonfle dans la direction du laser au niveau de la zone d’impact. • Dans un deuxième temps, la plaque s’enfonce dans la direction opposée au laser au niveau de la zone d’impact (cf. Figure 4). • Dans un troisième temps, après avoir coupé le laser, la 4. A.Y. Vorobyev, C. Guo, Direct creation of black silicon using femtosecond laser pulses, Applied Surface Science, 2011 ; 257 : 7291–7294 48 IESSAIS & SIMULATIONS • N°141 • mai - juin 2020

DOSSIER plaque retrouve partiellement sa position initiale en se refroidissant. Une vidéo de la déformée mesurée de la plaque pendant l’essai est disponible sur le site d’EikoSim 5 . Le comportement observé sur les champs de déplacements est également confirmé par ceux mesurés au niveau du capteur de déplacement virtuel positionné sur le maillage de la plaque (cf. Figure 4). En effet, la corrélation d’images numériques donne accès aux déplacements en fonction du temps en n’importe quel point du maillage de mesure (cf. Figure 5). Finalement, ces travaux ont permis de démontrer la faisabilité d’une approche expérimentale par corrélation d’images numériques avec des résultats très encourageants. Évidemment, ils ne sont qu’une première étape dans l’exploration de l’interprétation de phénomènes d’interaction laser - matière par corrélation d’images numériques. ● 5. http:// eikosim.com/articles-techniques/… / Figure 4 - Champs de déplacement maximum selon Z (hors plan) au deuxième temps de la déformation + Capteur de déplacement en vert Figure 5 - Évolution du déplacement hors plan en fonction du temps mesuré par le capteur virtuel de la Figure 4 www.socitec.com www.vibrodynamics.com socitec@socitec.com Tél. +33(0)1 61 04 60 00 INGÉNIERIE DES CHOCS, VIBRATIONS ET SÉISMES SOLUTIONS DE PROTECTION AUX CHOCS ET AUX VIBRATIONS POUR APPLICATIONS MULTIPLES DANS DES ENVIRONNEMENTS CONTRAIGNANTS AERONAUTIQUE - SPATIAL DÉFENSE - NAVAL - NUCLÉAIRE FÉRROVIAIRE - SISMIQUE ESSAIS & SIMULATIONS • N°141 • mai - juin 2020 I49