Journée GISMA sur la tomographie Mardi 31 Mars 2015, Grenoble Dispositifs in-situ de sollicitation mécanique Jérôme ADRIEN
Deux types de tomographes Synchrotron Tomographe de laboratoire Cahiers des charges différents Acquisitions rapides contraintes : - câbles - répartition des masses Faisceau conique contraintes : - encombrement (adapté à la résolution) Faible flux de photons contraintes : - atténuation enceinte
Monotone Traction / compression Traction à chaud Double torsion Pression hydrostatique Pression hydrostatique + compression Synchrotron Laboratoire Essais interrompus Ou continus Essais interrompus Cyclique Fatigue Fatigue à chaud Fatigue torsion Synchrotron Laboratoire Essais interrompus
Traction Compression (Synchrotron - laboratoire) Moteur pas à pas + vis sans fin Charge maxi. 5000N Vitesse : 0.1 µm/s à qqs mm/s Dépl maxi : environ 20 mm Tubes: PMMA, Aluminium, composite carbone / epoxy
Traction Compression (Synchrotron - laboratoire) 20 scans / Sec. Charge maxi. = 2 KN Taille de voxel < 1µm tomographe RXNano Charge maxi. > 2 KN Grande vitesse Haute résolution
Micro Presse 4,5 KN NOVITOM (Synchrotron) Capacité 4.5 kn Course : 20 mm Vitesse : 1 µm 0.3 mm/s Précision : ~ 1 µm Essais de compression in-situ non interrompus (ID19 ESRF 03/2015)
Thèse Paul Leplay Double torsion (Laboratoire) Propagation de fissures dans des matériaux céramiques Capteur de force miniature, pilotage en déplacement
Pression hydrostatique (Synchrotron, Laboratoire) charge Pression ~ 500 bar taille maxi. Ech = 4*4*4 mm Joint d'étanchéité Eau Joint d'étanchéité
Mousse syntactique avec matrice polyuréthane - Etat initial
Mousse syntactique avec matrice polyuréthane - 60 bar Sphere cassée
Mousse syntactique avec matrice polyuréthane - 106 bar
Mousse syntactique avec matrice polyuréthane - 169 bar
Mousse syntactique avec matrice polyuréthane - 219 bar
Mousse syntactique avec matrice polyuréthane - 300 bar
Mousse syntactique avec matrice polyuréthane - 423 bar
Mousse syntactique avec matrice polyuréthane - 496 bar
Mousse syntactique avec matrice polyuréthane - après décharge Sphères cassées de nouveau ouvertes
Presse «Triaxiale» 3SR (Laboratoire) Echantillon dans membrane flexible Pression hydraulique Éch. Ø11mm * H 22 mm MPa / Éch. Ø1mm * H 2 mm MPa + Compression axiale KN (bientôt 15)
Pression hydrostatique + compression (Synchrotron, «Laboratoire») Pression < 50 MPa Arrivée d huile (pompe manuelle) Enceinte en carbone sous pression accueillant l échantillon Comp. maxi. < 2 KN Moteur pas à pas Capteur de pression Capteur de force
Traction à chaud - SIMAP (Synchrotron) Connecteur tournant Chauffage par inducteur => impossible en tomo de labo (interaction avec la source) Force max. 120N (capteur 50N, 100N) Vitesse 0.1µm/s -1mm/s Course 20mm Tubes : quartz, polymère (PC), fibre carbone Fonctionnement raisonnable uniquement en traction Eprouvettes dia. 2mm collées dans tubes alumine (lesquels sont goupillés) Zone utile: diamètre entre 0.5 et 1.2 mm
Fatigue (Synchrotron) Permet le cyclage d'éprouvettes entre les scans 5 cm Traction / traction Fréquence maxi. 50 Hz Charge maxi. 5 KN Buffiere et al. Mat. Sc. Tech. 22 (9), 1019, 2006
Fatigue (Synchrotron - laboratoire) éprouvette Capteur de force Tube aluminium Charge maxi 1KN Taille voxel max.= 2,5 µm mors Moteur + excentrique Tube RX Platine de rotation (Thèse J. Lachambre) Système hydraulique
Suivi de la propagation des fissures par corrélation d'image numérique 3D Matériau : fonte GS - 14 % fraction volumique sphéroides de graphite
Fatigue à chaud (Thèse S. Dézécot) Température de cyclage jusqu'à 300 c Cyclage à Δσ = cte Fréquence 15 Hz Temps de scan 40s Taille de voxel 2,75 µm Al 2 Cu Si eutectique Micro-retassure Intermétallique au fer Paganin Classique Reconstruction Paganin identification des différentes phase intermétalliques (+ Si)
Fatigue à chaud 0c_249N c 1c_264N 2c_275N 20c_268N 10c_257 N 5c_260N 30c_236N 40c_215N 50c_62N
Fatigue Torsion Fréquence 20 Hz Essais à Δτ = cte Couple max 1N.m -1
Fatigue Torsion
Conclusions Éléments clés : Actionneurs - compacts - adaptés à la charge nécessaire Capteurs - Force, pression Connectique - possibilité de passer par un connecteur tournant A partir de là de nombreuses adaptations sont possibles selon les besoins (sollicitations, matériaux, géométries éprouvettes)
Fatigue Torsion MEB Tomographie
Traction biaxiale + cisaillement (Laboratoire) Thèse P. Badel
Solution :support en bois scanné avec l'objet