Brevet FR3127290A1 — publié le 20230324

Procédé de mesure de champs de déplacement dans une éprouvette (10), comprenant les étapes suivantes : - génération d’un motif bidimensionnel comprenant une pluralité de points, - gravure du motif sur une surface (20) de l’éprouvette (10) au moyen d’un laser (22), - mise en œuvre d’un essai mécanique sur l’éprouvette (10) et acquisition d’images du motif au moyen d’une caméra au cours de l’essai, et - reconstitution du champ de déformation au cours de l’essai par analyse des images acquises par la caméra. Figure à publier avec l’abrégé : 2 Procédé de mesure de champs de déplacements dans une éprouvette Domaine technique de l’invention L’invention concerne un procédé de mesure de champs de déplacements dans une éprouvette au cours d’un essai mécanique. Etat de la technique antérieure Il est fréquent de mettre en œuvre des essais mécaniques en laboratoire sur des éprouvettes, notamment des essais en température, pour déterminer les déformations de ces éprouvettes en fonction des conditions appliquées et des contraintes mécaniques. Les résultats obtenus permettent une meilleure connaissance du comportement du matériau, ce qui permet par exemple une modélisation plus précise des pièces et un dimensionnement plus performant. Traditionnellement, le suivi de déplacement à la surface de l’éprouvette est réalisé à l’aide d’un extensomètre comprenant deux pointes disposées en contact avec ladite surface de l’éprouvette et permettant de mesurer les déplacements au cours de l’essai. Cependant, un tel dispositif ne permet pas d’avoir une connaissance précise du champ de déformation dans la zone entre les pointes, et ne fournit qu’une vision globale de l’allongement de l’éprouvette. De plus, il est peu adapté aux essais jusqu’à la rupture de l’éprouvette, au cours desquels le contact entre les pointes et la surface peut être perdu (glissement), et les pointes pouvant être endommagées lors de tels essais. Cette méthode nécessite de plus l’étalonnage préalable de l’extensomètre, ce qui peut se révéler chronophage. Une autre méthode connue consiste à marquer la surface de l’éprouvette au moyen d’une encre appliquée au feutre ou avec un jet d’encre, ou bien au moyen d’une peinture, permettant un contraste élevé. Les déplacements sont ensuite suivis avec une caméra pendant l’essai mécanique de manière à reconstituer le champ de déformation par traitement d’images. Cette méthode présente également des inconvénients. Lors des essais en température (avec ou sans application de gradients de température) et/ou lorsque le matériau subit de grandes déformations, il n’est pas rare que le marquage s’écaille ou brûle. Cela rend alors la mesure du déplacement impossible. L’application et le séchage de l’encre ou de la peinture augmente aussi de manière sensible la durée du test, qui ne peut pas commencer avant qu’elles soient terminées. Cela réduit les possibilités de répéter rapidement l’essai mécanique un grand nombre de fois, ce qui est souvent nécessaire pour obtenir des données exploitables et des résultats reproductibles. Présentation de l’invention L’invention vise à remédier à ces inconvénients, en fournissant une méthode de mesure précise du champ de déplacements, notamment l’allongement (local ou global) dans une éprouvette sollicitée thermo-mécaniquement, qui permette une mise en place rapide et un suivi sur toute la durée de l’essai. A cet effet, l’invention a pour objet un procédé de mesure de de champs de déplacement dans une éprouvette, comprenant les étapes suivantes : - génération d’un motif bidimensionnel comprenant une pluralité de points, - gravure du motif sur une surface de l’éprouvette au moyen d’un laser, - mise en œuvre d’un essai mécanique sur l’éprouvette et acquisition d’images du motif au moyen d’une caméra au cours de l’essai, et - reconstitution du champ de déplacement au cours ou en post essai par analyse des images acquises par la caméra. Un tel procédé permet de suivre de manière précise les déplacements dans une éprouvette au cours d’un essai mécanique, notamment d’un essai à haute température. La mise en place de l’essai est rapide et précise, présente une bonne répétabilité, et est adaptable aux conditions spécifiques du test et aux caractéristiques de l’éprouvette, telles que sa taille, sa géométrie ou le matériau qui la compose. Les points du motif bidimensionnel peuvent être répartis aléatoirement dans une région prédéterminée. Un tel motif permet d’avoir une très bonne résolution pour un suivi local des déplacements dans ladite région prédéterminée. Le motif peut comprendre entre 4000 et 10000 points, notamment entre 5500 et 7000 points. Les points peuvent présenter des diamètres compris entre 50 micromètres et 80 micromètres. La région prédéterminée peut présenter une forme carrée ou rectangulaire. Chaque côté de la région peut présenter une longueur comprise entre 5 millimètres et 20 millimètres, notamment entre 10 millimètres et 15 millimètres. Les points du motif peuvent former au moins une série de points alignés, répartis avec un pas constant sur une région prédéterminée s’étendant sur la surface de l’éprouvette. Un tel motif permet un suivi global des déplacements dans l’éprouvette avec une connaissance initiale précise des distances séparant les points du motif. Cela permet un traitement rapide des données et un suivi des déplacements en temps réel pendant l’essai. Le nombre de points est par exemple compris entre 4 et 10. Chaque point présente un diamètre qui peut être compris entre 0,1 millimètre et 1 millimètre. Au cours de la gravure du motif sur la surface de l’éprouvette, le laser émet un faisceau formant des impulsions présentant des durées comprises entre 30 nanosecondes et 120 nanosecondes. Cette durée des impulsions est suffisamment faible pour éviter d’endommager l’éprouvette lors de la gravure et de perturber la mesure. La fréquence des impulsions peut être comprise entre 50 kilohertz et 200 kilohertz. Le faisceau laser peut parcourir la surface à une vitesse comprise entre 10 millimètres par seconde et 2000 millimètres par seconde. Une telle vitesse de parcours permet de graver le motif sur la surface en un temps réduit, afin de limiter la durée préalable à l’essai mécanique. La gravure du motif sur l’éprouvette peut être réalisée en effectuant plusieurs étapes successives de parcours de la surface par un faisceau laser pour graver progressivement le motif sur la surface. Une telle méthode de gravure permet de limiter l’impact de la gravure sur les propriétés mécaniques ainsi que l’état de surface de l’éprouvette. Le nombre d’étapes de parcours est par exemple compris entre 1 et 10. Au cours de la mise en œuvre de l’essai mécanique, une température locale de l’éprouvette peut dépasser 500°C. Ladite température est par exemple mesurée au moyen d’un thermocouple disposé au contact de l’éprouvette. Brève description des figures La est une vue d’un motif aléatoire généré au cours de la mise en œuvre d’un procédé selon un premier mode de réalisation de l’invention, la est une vue d’une gravure du motif de la sur une éprouvette, la est une vue de la mise en œuvre d’un essai mécanique sur l’éprouvette de la , et la est une vue d’une éprouvette sur laquelle est gravé un motif pour la mise en œuvre d’un procédé selon un deuxième mode de réalisation de l’invention. Procédé de mesure de champs de déplacement dans une éprouvette (10), comprenant les étapes suivantes : - génération d’un motif bidimensionnel comprenant une pluralité de points, - gravure du motif sur une surface (20) de l’éprouvette (10) au moyen d’un laser (22), - mise en œuvre d’un essai mécanique sur l’éprouvette (10) et acquisition d’images du motif au moyen d’une caméra (44) au cours de l’essai, et - reconstitution du champ de déformation au cours de l’essai par analyse des images acquises par la caméra (44). Procédé selon la revendication précédente, dans lequel les points du motif bidimensionnel sont répartis aléatoirement dans une région prédéterminée. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les points du motif forment au moins une série de points (60) alignés, répartis avec un pas (d) constant sur une région prédéterminée s’étendant sur la surface (20) de l’éprouvette (10). Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel, au cours de la gravure du motif sur la surface (20) de l’éprouvette (10), le laser (22) émet un faisceau laser (24) formant des impulsions présentant des durées comprises entre 30 nanosecondes et 120 nanosecondes. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le faisceau laser (24) parcourt la surface (20) à une vitesse comprise entre 10 millimètres par seconde et 2000 millimètres par seconde. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la gravure du motif sur l’éprouvette (10) est réalisée en effectuant plusieurs étapes successives de parcours de la surface (20) par un faisceau laser (24) pour graver progressivement le motif sur la surface (20). Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel, au cours de la mise en œuvre de l’essai mécanique, une température locale de l’éprouvette (10) dépasse 500°C.