Tesis: "Corrélation d'images numériques stéréoscopiques"

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Caron, Eddy. "Mesures stéréoscopiques à l’échelle de la microstructure : application aux phénomènes hors plan dans un polycristal métallique". Electronic Thesis or Diss., Centrale Lille Institut, 2024. http://www.theses.fr/2024CLIL0029.

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Resumen

La compréhension des mécanismes de plasticité et d’endommagement des matériaux re-présente une ressource précieuse pour le développement qualitatif de l’industrie. Cette connaissance permet de réduire les coûts, d’améliorer la sécurité et d’anticiper les comportements des matériaux à court et long terme. En s’appuyant sur des modèles comportementaux, il devient possible de réaliser des simulations numériques capables de prédire l’évolution des matériaux. Aujourd’hui, ces simulations sont indispensables pour le dimensionnement des systèmes mécaniques, quel que soit leur domaine d’application. Bien que le dialogue entre les résultats expérimentaux et les prédictions numérique permet d’affiner ces modèles, il persiste des comportements singuliers, notamment au niveau local, que ces modèles n’arrivent pas à prédire. Des outils de mesures de champs cinématiques ont été développé pour descendre à des échelles fines et comprendre les mécanismes au sein même de la microstructure,en particulier avec les développement de la Corrélation d’Images Numériques (CIN). Cette technologie permet de mesurer des champs à l’échelle du pixel mais ne prend pas en compte les déplacements« hors-plan » situés dans l’axe de la caméra. Pourtant, ces déplacements semblent jouer un rôle crucial sur la manifestation des mécanismes de plasticité. Le développement d’une technique de mesures téréoscopique incluant la CIN est donc nécessaire à toute exploration complémentaire. Cette étude porte sur la mise en place d’outils expérimentaux multi-instrumentés. En particulier, elle se concentre sur le développement d’un logiciel de mesure de champs de déformation stéréoscopique sans contact,permettant d’évaluer les mouvements "hors-plan". Le logiciel nommé PyCaSo a ainsi vu le jour et a été évalué dans une première partie. Dans une seconde partie, d’autres techniques de mesure, telles que la profilométrie, l’EBSD (diffraction des électrons rétrodiffusés) ou encore la microscopie, ont été utilisées pour réaliser des essais expérimentaux monotones et cycliques sur un acier de référence, l’acier austénitique inoxydable 316L
Understanding the mechanisms of plasticity and damage in materials represents a va-luable resource for the qualitative development of industry. This knowledge makes it possible to reducecosts, improve safety and anticipate short- and long-term material behavior. Based on behavioralmodels, it becomes possible to carry out numerical simulations capable of predicting the evolutionof materials. Today, these simulations are indispensable for the dimensioning of mechanical systems,whatever their field of application. Although the dialogue between experimental results and numericalpredictions makes it possible to refine these models, there are still singular behaviors, particularly atthe local level, which these models are unable to predict. Tools for measuring kinematic fields have beendeveloped to go down to fine scales and understand the mechanisms at the very heart of the micro-structure, in particular with the development of Digital Image Correlation (DIC). This technology canmeasure fields at pixel level, but does not take into account “out-of-plane” displacements in the cameraaxis. Yet these displacements appear to play a crucial role in the manifestation of plasticity mecha-nisms. The development of a stereoscopic measurement technique including DIC is therefore necessaryfor any further exploration. This study focuses on the development of multi-instrument experimentaltools. In particular, it focuses on the development of non-contact stereoscopic deformation field measu-rement software, enabling the assessment of “out-of-plane” movements. The software, named PyCaSo,was developed and evaluated in the first part of the project. In the second part, other measurementtechniques, such as profilometry, EBSD (electron backscatter diffraction) and microscopy, were used tocarry out monotonic and cyclic experimental tests on a reference steel, austenitic stainless steel 316L

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Chambon, Sylvie. "Mise en correspondance stéréoscopique d'images couleur en présence d'occultations". Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011437.

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Resumen

Cette thèse se situe dans le cadre de la vision par ordinateur et concerne plus précisément l'étape de mise en correspondance de pixels en stéréovision binoculaire. Cette étape consiste à retrouver les pixels homologues dans deux images d'une même scène, prises de deux points de vue différents. Une des manières de réaliser la mise en correspondance est de faire appel à des mesures de corrélation. Les algorithmes utilisés se heurtent alors aux difficultés suivantes : les changements de luminosité, les bruits, les raccourcissements, les zones peu texturées et les occultations. Les travaux qui ont été réalisés sont une étude sur les méthodes à base de corrélation, en prenant en compte le problème des occultations et l'utilisation d'images couleur.

Dans un premier chapitre, nous établissons un état de l'art des méthodes de mise en correspondance de pixels. Nous donnons un modèle générique des méthodes s'appuyant sur la définition d'éléments constituants. Nous distinguons alors quatre catégories de méthodes : les méthodes locales, les méthodes globales, les méthodes mixtes et les méthodes à multiples passages.

Le second chapitre aborde le problème de l'évaluation des méthodes de mise en correspondance de pixels. Après avoir donné un état de l'art des protocoles existants, nous proposons un protocole d'évaluation et de comparaison qui prend en compte des images avec vérité terrain et qui distingue différentes zones d'occultations.

Dans le troisième chapitre, nous proposons une taxonomie des mesures de corrélation regroupées en cinq familles : les mesures de corrélation croisée, les mesures utilisant des outils de statistiques classiques, les mesures utilisant les dérivées des images, les mesures s'appuyant sur des outils des statistiques non paramétriques et les mesures exploitant des outils des statistiques robustes. Parmi cette dernière famille, nous proposons dix-sept mesures. Les résultats obtenus avec notre protocole montrent que ces mesures obtiennent les meilleurs résultats dans les zones d'occultations.

Le quatrième chapitre concerne la généralisation à la couleur des méthodes de mise en correspondance à base de corrélation. Après avoir présenté les systèmes de représentation de la couleur que nous testons, nous abordons la généralisation des méthodes à base de corrélation en passant par l'adaptation des mesures de corrélation à la couleur. Nous proposons trois méthodes différentes : fusion des résultats sur chaque composante, utilisation d'une analyse en composante principale et utilisation d'une mesure de corrélation couleur. Les résultats obtenus avec notre protocole mettent en évidence la meilleure méthode qui consiste à fusionner les scores de corrélation.

Dans le dernier chapitre, pour prendre en compte les occultations, nous proposons des méthodes hybrides qui s'appuient sur l'utilisation de deux mesures de corrélation : une mesure classique dans les zones sans occultation et une mesure robuste dans les zones d'occultations. Nous distinguons quatre types de méthodes à base de détection de contours, de corrélation pondérée, de post-détection des occultations et de fusion de cartes de disparités. Les résultats obtenus avec notre protocole montrent que la méthode la plus performante consiste à fusionner deux cartes de disparités.

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Doumalin, Pascal. "Microextensométrie locale par corrélation d'images numériques". Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2000. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00503025.

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Hachicha, Walid. "Traitement, codage et évaluation de la qualité d’images stéréoscopiques". Thesis, Paris 13, 2014. http://www.theses.fr/2014PA132037.

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Resumen

Les récents développements des technologies de l’imagerie 3D et en particulier la stéréoscopie ont ouvert de nouveaux horizons dans de nombreux domaines d’application tels que la TV 3D, le cinéma 3D, les jeux vidéo et la vidéoconférence. Ces avancées technologiques ont soulevé plusieurs défis aussi bien sur le plan théorique que pratique et en particulier dans le domaine du codage des données 3D. En effet, l’énorme quantité d’information issue des systèmes d’acquisition requiert des solutions efficaces pour la coder et la transmettre. L’objectif de cette thèse est le développement de méthodes pour optimiser les principales étapes de la chaine de traitement et transmission d’images stéréoscopiques. Nous nous limitons dans ce travail au rehaussement de contraste, le codage et l’évaluation de la qualité d’images stéréoscopiques. La première partie de ce travail traite les problèmes d’évaluation et d’amélioration de la qualité d’images stéréoscopiques. Nous nous intéressons d’abord au rehaussement de contraste en s’inspirant des méthodes 2D et en intégrant quelques éléments liés à la perception visuelle. Nous proposons ainsi une première méthode de rehaussement de contraste local basée sur la carte de saillance visuelle. L’aspect qualité est aussi traité selon une approche basée sur les protocoles et méthodes conues pour le cas des images 2D et 3D. Cette méthode exploite les caractéristiques et propriétés connues du système visuel humain (SVH) telles que la non-linéarité, la sensibilité au contraste, la sélectivité directionnelle et fréquentielle ainsi que le seuil de discrimination binoculaire. Nous avons aussi d´eveloppé une méthode de prédiction de la qualité d’images stéréoscopiques sans référence. Cette dernière est basée sur des descripteurs 3D statistiques issus de la scène naturelle afin identifier les distorsions. Ces descripteurs 3D statistiques correspondent aux attributs extraits à partir de la paire stéréo naturelle et de la carte de disparité. L’extraction de ces descripteurs se fait au moyen de l’analyse en ondelettes des images stéréoscopiques. La deuxième partie de cette thèse traite les problèmes de compression d’images stéréoscopiques. Nous avons commencé par l’exploitation de la transformée en cosinus discret unidirectionnel et unidimensionnel pour encoder l’image résiduelle issue de la compensation de disparité. Ensuite, en se basant sur la transformée en ondelettes, nous avons étudié deux techniques pour optimiser le calcul de l’image résiduelle. Enfin, nous avons proposé des méthodes d’allocation de débit pour la compression des images stéréoscopiques. En général, le problème d’allocation de bits est résolu d’une manière empirique en cherchant le débit optimale qui minimise une certaine distorsion. Cependant cette stratégie est complexe. Pour cela, nous avons proposé des méthodes d’allocation de débits, rapides et efficaces appropriées pour le codage en boucle ouverte et en boucle fermée. Cette thèse ouvre des perspectives dans les trois thématiques abordées, à savoir le rehaussement de contraste, le codage et l’évaluation de la qualité d’images stéréoscopiques
Recent developments in 3D stereoscopic technology have opened new horizons in many application fields such as 3DTV, 3D cinema, video games and videoconferencing and at the same time raised a number of challenges related to the processing and coding of 3D data. Today, stereoscopic imaging technology is becoming widely used in many fields. There are still some problems related to the physical limitations of image acquisition systems, e.g. transmission and storage requirements. The objective of this thesis is the development of methods for improving the main steps of stereoscopic imaging pipeline such as enhancement, coding and quality assessment. The first part of this work addresses quality issues including contrast enhancement and quality assessment of stereoscopic images. Three algorithms have been proposed. The first algorithm deals with the contrast enhancement aiming at promoting the local contrast guided by calculated/estimated object importance map in the visual scene. The second and the third algorithms aim at predicting the distortion severity of stereo images. In the second one, we have proposed a fullreference metric that requires the reference image and is based on some 2D and 3D findings such as amplitude non-linearity, contrast sensitivity, frequency and directional selectivity, and binocular just noticeable difference model. While in the third algorithm, we have proposed a no-reference metric which needs only the stereo pair to predict its quality. The latter is based on Natural Scene statistics to identify the distortion affecting the stereo image. The statistic 3D features consist in combining features extracted from the natural stereo pair and those from the estimate disparity map. To this end, a joint wavelet transform, inspired from the vector lifting concept is first employed. Then, the features are extracted from the obtained subbands. The second part of this dissertation addresses stereoscopic image compression issues. We started by investigating a one-dimensional directional discrete cosine transform to encode the disparity compensated residual image. Afterwards, and based on the wavelet transform, we investigated two techniques for optimizing the computation of the residual image. Finally, we present efficient bit allocation methods for stereo image coding purpose. Generally, the bit allocation problem is solved in an empirical manner by looking for the optimal rates leading to the minimum distortion value. Thanks to recently published work on approximations of the entropy and distortion functions, we proposed accurate and fast bit allocation schemes appropriate for the open-loop and closed-loop based stereo coding structures

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Burie, Jean-Christophe. "Mise en correspondance d'images linéaires stéréoscopiques : application à la détection d'obstacles à l'avant des véhicules routiers". Lille 1, 1995. http://www.theses.fr/1995LIL10094.

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Ce travail s'inscrit dans le cadre du programme européen Eurêka-PROMETHEUS dont le but est d'améliorer la sécurité dans les transports. Le travail effectué s'est déroulé en deux temps : une thèse précédente a été axée sur la conception d'un nouveau stéréoscopique basé sur l'utilisation de caméras linéaires, sa mise en oeuvre et sa validation. La présente thèse porte sur les algorithmes permettant d'analyser les images stéréoscopiques afin de développer un système de détection d'obstacles. Le système stéréoscopique est conçu dans le but de percevoir la structure tridimensionnelle de l'environnement dans lequel il évolue. La mise en correspondance constitue l'étape la plus importante d'un algorithme de stéréovision. A partir des ensembles de primitives extraits des deux images linéaires, elle consiste à déterminer les couples de primitives correspondant au même objet physique de la scène. Pour apparier ces primitives, nous avons développé une nouvelle méthode de mise en correspondance basée sur une analyse hiérarchique que nous avons implantée selon une technique récursive. Après la mise en correspondance, une procédure de triangulation géométrique permet de localiser précisément devant le véhicule les points ayant engendré ces primitives. La détection d'obstacles nécessitant des temps de réponse très courts, la procédure de mise en correspondance n'est activée qu'entre les bandes de signalisation horizontale matérialisant les bords de la chaussée pour accélérer les traitements. Une reconstruction tridimensionnelle reconstitue les objets présents sur la chaussée devant le véhicule, permettant ainsi leur identification. Un suivi spatio-temporel de ces objets est ensuite réalisé afin de fiabiliser les détections et de déterminer les obstacles représentant réellement un danger. L'objectif des recherches, faisant l'objet de ces deux thèses, était la réalisation de la fonction détection d'obstacles pour le véhicule expérimental Prolab 2. Celui-ci a été développé dans le cadre du programme PROMETHEUS en coopération avec les constructeurs automobiles P. S. A. Peugeot-Citroën et Renault. Prolab 2 a été présenté aux pouvoirs publics en octobre 1994 lors de la manifestation clôturant le programme PROMETHEUS.

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Baconnais, Maxime. "Méthode intégrée de corrélation d’images et de corrélation d’images virtuelles". Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2019. http://www.theses.fr/2019ECDN0069.

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La corrélation d’images numériques (DIC) est maintenant couramment utilisée dans les milieux académiques et industriels. En effet, cette méthode permet de mesurer le champ de déplacement d’une surface avec une grande précision, une bonne résolution et avec un système expérimental simple. Cependant, la corrélation d’images ne permet pas une mesure précise dans les zones de frontière, bord des échantillons et fissures.L’objectif de cette thèse est d’utiliser la méthode de corrélation d’images virtuelles (VIC) pour mesure la position des bords et améliorer la précision de laDIC dans ces zones. La stratégie proposée repose sur trois points : la création d’un maillage de mesure adapté à la géométrie, la génération d’un masque de pixel permettant de supprimer les pixels du bord et la résolution sous contrainte de la DIC.Différents cas tests sur des images synthétiques et d’application sur des données expérimentales permettent de montrer l’intérêt de la méthode intégrée de corrélation d’images et de corrélation d’images virtuelles. Tout d’abord, la connaissance de la position initiale du bord permet la création automatique d’un maillage adapté. Il est également montré que la simple utilisation d’un masque de pixel permet de ré-duire significativement l’erreur sur le bord, aussi biendans les cas synthétiques que réels. Pour le cas de la résolution sous contrainte, il est montré que celle-ci permet de réduire les erreurs de mesures dans les cas synthétiques. Cependant, ce résultat n’a pas pu être confirmé dans les cas d’applications, la qualité des bords ne permettant pas une mesure précise et donc une amélioration des résultats de DIC
Digital Image Correlation (DIC) is now com-monly used in academic and industrial settings. In-deed, this method allows to measure the displace-ment field of a surface with high accuracy, good reso-lution and with a simple experimental setup. Howe-ver, image correlation does not allows accurate mea-surement in border areas, sample edges and cracks.The objective of this thesis is to use the VirtualImage Correlation (VIC) method to measure the po-sition of the edges and improve the accuracy of theDIC in these areas. The proposed strategy is basedon three points : the creation of a adapted measure-ment mesh to the geometry, the generation of a pixelmask to remove the edge pixels and the constrainedresolution of the DIC.Different test cases on synthetic images and ex-perimental data show the interest of the integra-ted method. First, the knowledge of the initial posi-tion of the border allows the automatic creation ofan adapted mesh. It is also shown that the simpleuse of a pixel mask reduces significantly the boun-dary error, both in synthetic and real cases. For thecase of constrained resolution, it is shown that itreduces measurement errors in synthetic cases. Ho-wever, this result could not be confirmed in the ap-plication cases, due to the quality of the boundarydoes not allows an accurate measurement and thusan improvement of the DIC results

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Jovani, Théo. "Mesure des déformations de pièces par Corrélation d'Images Numériques pour un usinage intelligent". Electronic Thesis or Diss., Université Clermont Auvergne (2021-...), 2023. http://www.theses.fr/2023UCFA0042.

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L'industrie aéronautique vise sans cesse à optimiser la masse de ses aéronefs tout en garantissant la rigidité structurelle de ceux-ci. À cette fin, les pièces brutes permettant de réaliser ces pièces de structure sont produites via un ensemble de procédés de mise en forme et de traitements thermiques qui assurent de hautes exigences fonctionnelles mais qui induisent des contraintes résiduelles. Ces contraintes constituent un problème majeur pour les industriels. En effet, l'usinage de ces pièces provoque un changement d'équilibre des contraintes résiduelles, générant de ce fait des déformations pendant l'usinage et après débridage. Ces déformations, difficilement maîtrisables, impactent considérablement la qualité géométrique des pièces obtenues et entraînent la mise en place d'opérations de reprises chronophages et coûteuses, voire de mise au rebut. Il est donc primordial de pouvoir caractériser et mesurer l'impact de ces contraintes résiduelles sur la déformation des pièces pendant et après leur usinage en vue de maîtriser leur qualité géométrique.Les présents travaux s'intéressent à la mesure des déformations in-situ et à l'identification des distributions initiales de contraintes résiduelles de pièces pendant leur usinage. Des outils basés sur une mesure par Corrélation d'Images Numériques (CIN) et sur une mesure par Stéréo- Corrélation d'Images Numériques (S-CIN) sont développés. Les cas d'application sont des pièces en alliage d'aluminium Al7075-T6 se déformant soit dans le plan, soit de manière gauche. Les mesures effectuées pendant leur usinage sont utilisées soit pour reconstruire la carte de contraintes résiduelles, soit pour alimenter des modèles numériques visant à simuler en temps réel le comportement de la pièce. L'objectif est de pouvoir faire évoluer le montage d'usinage en temps réel pour compenser la déformation de la pièce. Ces travaux constituent une des briques d'un futur développement d'une cellule d'usinage intelligent
The aeronautical industry is constantly aiming to optimise the weight of its aircraft while ensuring their structural rigidity. To this end, the raw parts used to make these structural parts are produced using a series of shaping and heat treatment processes which ensure high functional requirements but which induce residual stresses. These stresses are a major issue for manufacturers. Indeed, the machining of these parts causes a change in the equilibrium of the residual stresses, thus generating deformations during machining and after unmounting. These deformations, which are difficult to control, have a significant impact on the geometric quality of the parts obtained and lead to the implementation of time-consuming and costly reworking operations, or even scrapping. It is therefore essential to be able to characterise and measure the impact of these residual stresses on the deformation of parts during and after their machining in order to control their geometric quality.The present work focuses on the in-situ measurement of deformations and the identification of the initial residual stress distributions of parts during their machining. Tools based on Digital Image Correlation (DIC) and on Stereo Digital Image Correlation (S-DIC) measurements are developed. The application cases are Al7075-T6 aluminum alloy parts encountering either in-plane or three-dimensional deformations. The measurements made during their machining are used either to reconstruct the residual stress map or to supply numerical models to simulate the behaviour of the part in real time. The objective is to be able to modify the machining set-up in real time to compensate for the part deformations. This work is one of the building blocks for a future development of an intelligent machining cell

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Clerc, Patrice. "Mesure de champs de déplacements et de déformations par stéréovision et corrélation d'images numériques". Lyon, INSA, 2001. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2001ISAL0066/these.pdf.

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Une méthode classique de mesure des champs de déplacements et de déformations, utilisant des caméras CCD comme capteurs, consiste à déposer une grille régulière sur l'échantillon, puis à étudier les déplacements des points de références que constitue cette grille. Dans le but de mettre en œuvre cette mesure rapidement et à moindre coût, la grille à déposer est remplacée par un motif aléatoire. Une méthode de corrélation en niveau de gris permet d'exploiter les images numériques avec une précision de 1/60ième de pixels. Une méthode de mesure de champs de déplacements et de déformations 3D par stéréovision et basée sur la corrélation en niveaux de gris est proposée. Deux caméras numériques montées sur un banc stéréoscopique sont utilisées. Toutes les étapes de la chaîne de mesure (appariement, calibrage et reconstructions 3D) sont basées sur la corrélation. Une méthode de calibrage du système stéréoscopique s'effectuant à partir d'une mire recouverte d'un motif aléatoire dont l'équation de la surface est connue est proposée. Les mesures de champs de déplacements et de déformations présentées sont réalisées à partir d'une méthode de calibrage utilisant un cube marqué d'une grille. Une fois le système stéréoscopique calibré, les structures étudiées recouvertes d'un motif aléatoire sont photographiées et reconstruites dans l'espace. A partir de deux reconstructions, une avant et l'autre après déformations, les champs de déplacements et de déformations sont calculés
To determine displacement or strain fields from digital images, a classical technique consists of drawing a uniform grid on the surface of an object and measuring the displacement fields of these reference points. In order to get a marking method quicker and less expensive, the grid is replaced is by a random pattern. The numerical images are treated by a correlation method with an accuracy of 1/60th pixels. A method of 3D displacement and deformation fields by stereovision and using gray levels correlation method is proposed. Two CCD cameras on a stereo ring are used. All the steps for the measurement (paring, calibration, 3D reconstruction) use correlation. A proposed calibration method of the stereo ring doesn’t use a calibrating objet with a randomized pattern of which only the surface equation is known. The measurements of displacements and deformations fields shown are obtained from grids on a cube target. Once the calibration performed, the object's topographies before and after deformation are obtained from the calibration parameters and correlation between each pair of images and are compared to determine the displacement and deformation fields

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Duvieubourg, Luc. "Analyse de séquences d'images linéaires stéréoscopiques : application à la réalisation d'un système de détection d'intrusions intelligent pour les transports guidés". Lille 1, 1991. http://www.theses.fr/1991LIL10015.

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Dans le cadre d'un programme de recherche commun avec le GRRT et l'Inrets/Cresta nous présentons dans cette thèse une méthode de détection et d'intrusions d'obstacles en vue de la surveillance de zones bien délimitées. L'approche proposée s'appuie sur une technique de stéréovision à base de caméras linéaires. Chaque camera définit un plan de surveillance. Une barrière optique, constituée de deux plans de surveillance parallèles permet de déterminer la position, la taille ainsi qu'une approximation de la vitesse de passage des objets pénétrant dans la zone surveillée. L'analyse des séquences d'images ligne recueillies par les deux caméras est formalisée par un automate à états finis. Celui-ci réalise le suivi de l'évolution spatio-temporelle des objets évoluant à travers la barrière de surveillance. Il met en évidence les situations critiques pour lesquelles il génère une alarme. Les procédures logicielles orientées temps réel, implantées sur une machine de vision linéaire multiprocesseurs ont été testées sur une plateforme expérimentale. Les séquences d'image ligne obtenues montrent la validité de ce procédé de détection d'intrusions. Ce dispositif est envisagé pour la surveillance au niveau de l'interface quai-voie des systèmes de transports guidés

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Meite, Mamadou. "Caractérisation des paramètres de fissuration par un couplage corrélation d'images et éléments finis". Limoges, 2012. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/fa00b703-3a94-44be-96df-a500c267ccd2/blobholder:0/2012LIMO4007.pdf.

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Le travail de thèse consiste à développer un modèle permettant d’analyser les problèmes de fissuration dans les matériaux en vue de prévoir leur intégrité et durabilité structurale. Dans ce modèle, deux techniques sont couplées pour exploiter l'observation expérimentale et la modélisation numérique par éléments finis afin de déterminer l'état mécanique et les propriétés de rupture en pointe de fissure. Une première partie de ce travail est consacrée à l’analyse expérimentale utilisant la technique de corrélation d’images numériques pour calculer, dans le voisinage du front de la fissure, les champs cinématiques de déformations. Le bruit expérimental inhérent aux données expérimentales et l’incertitude de localisation du front de fissure nécessite de développer un traitement d'optimisation des champs de déplacement expérimentaux. Cette optimisation consiste à trouver une bonne corrélation entre les données expérimentales et la solution analytique asymptotique de Williams en utilisant une procédure itérative de Newton-Raphson basée sur les moindres carrés non linéaires. La conséquence de cette corrélation a permis de déterminer à la fois la position précise du front de la fissure et le champ cinématique de déplacement des lèvres de la fissure le plus proche de la réalité. L’analyse cinématique permet alors de caractériser la cinétique de fissuration via les facteurs d’intensité d’ouverture de fissure. Une seconde partie est dédiée au développement d’un algorithme numérique utilisé dans la caractérisation mécanique et énergétique sous le code de calculs par éléments finis Castem. Dans le cas d'une fissure stationnaire, le modèle numérique est sollicité par une force imposée, contrairement au travail expérimental ou le chargement se fait en déplacement imposé. Cette approche que nous avons qualifiée de statique montre que l’amplitude de la singularité, caractérisée par le facteur d’intensité des contraintes déterminé à partir du formalisme des invariants intégraux, est indépendante de la loi de comportement matérielle et est proportionnelle à l'amplitude en effort du chargement. Enfin, une dernière étape permet de reconstruire la totalité des propriétés de fissuration, tant cinématique, statique qu'énergétique. Cette reconstruction passe par le rapprochement des propriétés cinématiques fournies par l'analyse d'images et les propriétés en contrainte calculées par l'approche éléments finis. Ainsi, l'ensemble du protocole fait abstraction de la loi de comportement. De plus, le couplage cinématique et statique permet de déduire le taux de restitution d'énergie. Ce couplage permet au final de caractériser les propriétés élastiques locales qui peuvent, à termes, être employées pour alimenter une loi de propagation de fissure ou pour remonter aux propriétés globales d'élasticité du matériau employé. L'ensemble du travail est accompagné d'applications expérimentales et numériques pour des matériaux isotropes (PVC) et orthotrope (Douglas), les échantillons étant sollicités en modes d’ouverture (I) et mixte (I+II)
The thesis work consists in developing a model allowing analyzing crack problems in materials in order to predict their integrity and structural durability. In this model, two techniques are coupled to exploit the experimental observation and numerical modeling by finite elements in order to determine the mechanical state and the fracture properties into crack tip vicinity. A first part is dedicated to the experimental analysis using Digital Images Correlation to calculate, in the crack tip vicinity, the kinematics fields of deformations. The experimental noise inherent to the experimental data and the uncertainty of the crack tip localization require developing a procedure for measurements fields’ optimization. This optimization consists in finding a good correlation between the experimental data and the Williams’ asymptotic analytical solution based on the development of mathematical series of weighting coefficients, by using Newton-Raphson iterative procedure based on nonlinear least squares. The consequence of this correlation allowed determining at the same time, the crack tip position and kinematics field of crack lips displacement nearest to reality. The kinematic analysis then allows characterizing the kinetics of cracking via the crack opening intensity factors. One second part deals with the development, into the computer finite elements code Castem, of a specific numerical algorithm to the mechanical and energy characterization. In the case of a stationary crack, although the experimental tests are monitoring under machine displacement (correlated with the crack opening), the numerical model is defined by imposing a load given by synchronization between the testing machine and the images acquisition. This approach, that we described as statics (piloting in force or stress), shows that the amplitude of the singularity, characterized by the stress intensity factor which is determined from the integral invariants formalism, is not only independent of the material behavior law, but also proportional to the loading amplitude. Lastly, a last stage allows rebuilding the totality of the cracking properties, as well as kinematic, static and energetic. This rebuilding passes by the bringing together of kinematics properties provided by images analysis and stress properties calculated by finite elements approach. Thus, the whole of the protocol disregards law of behavior. Moreover, the kinematic and static coupling allows deducing the energy release rate. This coupling allows finally characterizing the local elastic properties which can, at terms, being employed to feed a crack propagation law or to go back to the global elasticity properties of the employed material. The whole of work is accompanied by experimental and numerical applications for isotropic (PVC) and orthotropic (Douglas) materials, the samples being subjected to tension in opening (I) and mixed (I+II) modes loading

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Pierré, Jean-Emmanuel. "Stéréo corrélation d'images numériques éléments finis : application à la validation de modèles de structures composites sous sollicitations complexes". Thesis, Toulouse 3, 2016. http://www.theses.fr/2016TOU30291/document.

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Le projet VERTEX, dans lequel s'inscrivent ces travaux, a pour objectif de valider des modèles composites par essais statiques multi-axiaux sur des éprouvettes à l'échelle des détails structuraux. Le positionnement à cette échelle nécessite de développer de nouveaux outils d'instrumentation et de dialogue essais/calculs, qui sont au cœur de cette thèse. Compte-tenu de la complexité de ce type d'essai, nous nous intéressons ici à la Stéréo Corrélation d'Images Numériques (SCIN) puisqu'elle permet d'accéder à un champ de déplacement 3D à la surface du spécimen. Néanmoins, si l'on s'en tient à des approches classiques, il est difficile de faire une comparaison quantitative entre un champ mesuré et un champ simulé par Éléments Finis (EF). Ainsi dans ce travail, un formalisme est développé pour réaliser une mesure par SCIN dans l'espace physique en se basant sur un modèle EF (calibration de modèles non-linéaires de caméra, mesure de forme EF, mesure de champs EF). Cette méthode donne accès à un champ de déplacement expérimental directement exprimé dans les repère et support EF de la simulation, ce qui simplifie considérablement la validation. Pour valider un modèle à l'échelle des détails structuraux, la question des conditions aux limites est fondamentale. Cette question est d'autant plus complexe que la mesure cinématique se limite à la surface visible. En plus de cette mesure surfacique, il est envisagé ici d'estimer les conditions aux limites dans l'épaisseur en s'appuyant sur un modèle de type plaque/coque (classique ou volumique) et en y accordant plus ou moins de confiance (approches régularisée ou intégrée dans tout ou partie de l'éprouvette). La méthodologie est implémentée dans un logiciel académique et est appliquée sur des essais synthétiques. Une instrumentation adaptée au banc VERTEX a également permis l'analyse des essais réalisés dans le projet
VERTEX Project, to which this thesis belongs, aims to validate composite models by multi-axial static tests on specimens at the level of structural details. The positioning on this scale requires the development of both new instrumentation techniques and tools for the test/simulation dialogue, which are at the heart of this thesis. Given the complexity of this type of experiments, we focus here on Stereo Digital Image Correlation (SDIC) since it yields 3D displacement fields on the surface of the specimen. However, if we stick to conventional approaches, it is difficult to make quantitative comparisons between a measured field and a Finite Element (FE) simulated field. Thus, in this work, a framework is developed to make a measurement by SDIC in the physical coordinate system based on an FE model (calibration of non-linear camera models , FE shape measurement, FE field measurement). This method gives access to experimental displacement fields directly expressed both in the coordinate system and support of the FE simulation, which considerably simplifies validation. To validate a model at the scale of structural details, the question of boundary conditions is fundamental. This question is even more complex since the kinematic measurement is limited to the visible surface. In addition to this surface measurement, it is here envisioned to estimate additionally the boundary conditions in the thickness of the specimen relying on a plate/shell-like model (classic or volume). Different approaches are considered depending on the confidence giving to this model. This methodology is implemented in an academic software and is applied to synthetic tests. The development of a dedicated instrumentation also allowed the analysis of tests performed on the VERTEX bench

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Coron, Xavier. "Etude expérimentale d'une flamme de prémélange stabilisée dans un écoulement turbulent à point d'arrêt". Poitiers, 2006. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00426605.

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La flamme à point d'arrêt est une configuration académique d'écoulement réactif offrant la possibilité de comparer les résultats de l'analyse théorique avec les données expérimentales. La disposition géométrique retenue pour ce travail est celle d'un écoulement axisymétrique turbulent heurtant sous indice normale une paroi solide : dans ces conditions, une flamme de prémélange peut être stabilisée entre le plan d'injection et la paroi solide. Les conditions de faible turbulence et l'hypothèse d'un régime de flammelette permettent de mener une analyse asymptotique de cet écoulement réactif et en particulier d'exprimer les termes de transport turbulent de masse sous la forme d'une expression algébrique. Sur le plan de l'application, la combustion dans des écoulements étirés et eventuellement non-isenthalpiques du fait des pertes thermiques pariétales est une problématique récurrente rencontrée dans la conception des foyers industriels : l'étude des propriétés dynamiques et structurales d'une flamme stabilisée au voisinage d'une paroi adiabatique ou non permet d'étudier les influences respectives de l'étirement et de la température de paroi. Sur le plan fondamental, l'ambition est le développement de modèles de combustion à fonction densité de probabilité multi-dimensionnelles, prenant en compte une variable d'avancement de la combustion, l'enthalpie, voire la fraction de mélange. Dans un premier temps, l'objectif est limité à la mesure simultanée des champs de vitesse et de variable d'avancement de la combustion en conditon de paroi adiabatique. Le banc Vestales, conçu pour atteindre cet objectif, est composé d'un injecteur de prémélange réactif (propane-air), équipé d'une grille de turbulence et d'une paroi solide disposée en vis-à-vis. Les mesures de vitesse sont effectuées par Anémométrie Doppler Laser (A. D. L. ) et Vélocimétrie par Images de Particules (V. I. P. ). Afin de déterminer simultanément la variable d'avancement à partir des images V. I. P. , un traitement d'image original a été développé pour l'extraction du contour des fronts de flammes locales (flammelettes). Le couplage des contours actifs aux approches frontières et régions s'avère une méthode robuste et précise permettant une analyse topologique du contour. L'étude est limitée à deux valeurs de l'étirement (100 et 120 s^{-1}) et de richesse (0,89 et 0,99). L'écoulement a été caractérisé par A. D. L. Et V. I. P. Dans différents plans. Une analyse statistique et fréquentielle de la turbulence est proposée. Les grandeurs caractéristiques de la turbulence sont exprimées en terme de moyenne de Reynolds et de Favre, en particulier le flux turbulent de la variable d'avancement, ce qui autorise la comparaison avec des résultats issus de la théorie asymptotique d'une part et de la simulation numérique bidimensionnelle d'autre part
Flames in stagnating turbulence are well identified academic situations of turbulent reacting flows that allow a close coordination of experimental, theoritical and computational aspects of combustion research. In the present work, the local and mean characteristics of a stagnating turbulent premixed flame, obtained by impinging a flow against a solid flat surface, are investigated. The experimental situation is characterized by a weak turbulence as well as a flamelet regime, two features that allow the development of an asymptotic analysis of this reactive flow. The presence of the solid wall results in the existence of a mean rate of strain that influences the structure of the flame and may eventually lead to extinction. Morover, heat transfer through the solid wall may also interact with this rate of strain to facilitate this extinction mechanism. This latter situation corresponding to a non-isenthalpic reactive flow is an ongoing research subject. The present work is intented to measure simultaneously velocity and scalar fields, the scalar characterizing the progress of chemical reaction thoughout the flow. To this purpose, the Vestales experimental rig was developped : it consists of a nozzle burner providing a stream of reactive mixture (propane-air), fitted out with a perforated grid, facing a flat solid plate. The premixed turbulent flame is then stabilized in the diverging flow between the exit plane and the solid plate. Laser Doppler Anemometry (L. D. A. ) and Particle Image Velocimetry (P. I. V. ) system are used for velocity measurements. In order to determine simultaneously velocity and progress variable, P. I. V. Recordings are analysed as tomographic recordings. A great deal of attention has been paid to implement processing tools : we have shown that the proposed method based on region and edge segmentation combined with deformable models is well suited to extract a continuous front flame contour and to topological analysis purpose. The study concentrates on two mean strain rates (100 and 120 s{-1}) and two values of the equivalence ratio of the unburned mixture (0,89 and 0,99). Spectral and spatial analysis of flowfield turbulence statistics is proposed. Reynolds and Favre mean quantities of velocity and progress variable are obtained, including scalar turbulent flux, which allows comparison with results obtained through the theoritical asymptotic analysis as well as numerical simulation

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Mathieu, Florent. "Analyse de la tenue mécanique d'un liner en titane : apport des mesures de champs cinématiques". Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00846252.

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Les techniques de mesure de champs, et en particulier celles basées sur la Corrélation d'Images Numériques (CIN), sont matures et reconnues pour la détermination de déplacements d'objets quelconques, en deux ou trois dimensions. Ces travaux ont pour objet le développement d'essais et de techniques d'identification associées, en s'appuyant sur les méthodes de mesure par CIN, pour permettre l'évaluation des caractéristiques mécaniques d'un liner en titane T35, développé pour des applications spatiales. Des essais de traction uniaxiale sont tout d'abord utilisés pour déterminer le comportement élastoplastique du T35. Plusieurs méthodes d'identification sont comparées. En particulier, il est proposé d'étendre la corrélation d'image dite "intégrée" aux cas élastoplatiques. Cette méthode permet d'évaluer à la fois les déplacements du solide observé et les paramètres mécaniques des matériaux le constituant. Elle est comparée à une méthode de recalage de référence. L'étude se porte ensuite sur l'analyse de l'amorçage des fissures dans le liner. Les chargements cycliques du réservoir imposent à la tôle une déformation biaxiale cyclique en traction-compression de quelques pourcents, qui a été reproduite expérimentalement dans une machine multiaxiale. Cette partie a notamment nécessité le développement d'un essai triaxial à rapport de charge négatif sur tôle mince. Une estimation de la limite d'amorçage a été obtenue pour les niveaux de déformation visés. Enfin, la fissuration du liner a été étudiée par des techniques d'analyse dédiées. Certaines de ces techniques sont comparées quantitativement, afin d'étudier leurs capacités et limitations respectives. Des lois de propagation de type Paris ont été identifiées directement à partir d'images du voisinage de la fissure.

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Dalémat, Marie. "Une expérimentation réussie pour l’identification de la réponse mécanique sans loi de comportement : Approche data-driven appliquée aux membranes élastomères". Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2019. http://www.theses.fr/2019ECDN0065.

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L'identification de la réponse mécanique des matériaux vise à trouver la relation qui existe entre les déformations, les contraintes, etc. Classiquement, cette relation consiste en une (ou des) équation(s) explicite(s) appelée(s) loi de comportement. Compte tenu des phénomènes de plus en plus complexes, le développement de nouvelles lois ainsi que l’ajustement des paramètres sont des tâches difficiles, ce qui souligne les limites de cette approche. Un algorithme appelé Data-Driven Identification développé récemment par Leygue et al. (Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 331, 184-196 (2018)) permet d’envisager un nouveau paradigme : représenter la relation entre les déformations et les contraintes par un nuage de points issus d’essais complexes. Cette méthode repose sur la disponibilité de mesures (i) de champs de déformation obtenus par exemple par corrélation d'images numériques et (ii) de forces résultantes. Elle permet de calculer des champs de contrainte, sans présupposer de loi de comportement, et de construire ainsi une base de données qui échantillonne la réponse mécanique du matériau. Cette thèse propose la première expérimentation sur des données réelles de cet algorithme afin de démontrer sa pertinence. La méthode est tout d’abord confrontée à des jeux de données synthétiques altérées afin de l’adapter à des cas réels en grandes transformations pour lesquels certaines informations sont souvent parcellaires. Ensuite, l’algorithme est appliqué avec succès à des données expérimentales : une membrane élastomère perforée est étirée uniaxialement et les champs de contrainte hétérogènes sont « mesurés » sans loi de comportement. Deux applications de la méthode sont finalement proposées : l’obtention de la réponse mécanique d’une membrane bi-matériau et la prise en compte d’un chargement réellement multiaxial
The identification of the mechanical response of materials aims at finding a relationship between strain fields, stress fields, etc. Classically, this relationship consists in explicit equation(s) referred to as the constitutive equation(s). Considering the more and more complex phenomena, the derivation of new constitutive models and the corresponding fit of material parameters are complex tasks; it underlines the limitations of this approach. An algorithm called Data-Driven Identification recently developed by Leygue et al. (Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 331, 184-196 (2018)) has given birth to a new paradigm: representing the relation between strain and stress fields thanks to a cloud of points obtained from complex experiments. This method is based on the availability of measurements of (i) strain field obtained, for example, thanks to digital image correlation, and (ii) resulting forces. Then, stress fields can be derived without prescribing any constitutive equation, and the corresponding material database can be built. This thesis investigates the validity of this algorithm as applied to real data, in order to demonstrate its relevance. The method is first applied to altered synthetic data sets in order to adapt it to large strain problems, in which measurement information is often incomplete. Then, the algorithm is used with experimental data: an elastomeric perforated membrane is uniaxially stretched and the corresponding heterogeneous stress fields are “measured” without constitutive equation. Finally, two applications of the method are proposed: obtaining the mechanical response of a bimaterial membrane and taking into account really multiaxial loading conditions

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Curt, Jordan. "Damage detection for wind turbine towers with Digital Image Correlation". Thesis, université Paris-Saclay, 2021. http://www.theses.fr/2021UPAST008.

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La technologie des éoliennes est mature et le marché est avec le temps devenu compétitif. Un levier pour diminuer les coûts de l’exploitation des éoliennes réside dans l’optimisation de la maintenance des turbines. Dans ce contexte, cette étude se focalise sur l’état de la tour de l’éolienne. La durée de vie de la tour est influencée par des paramètres incertains liés à l’environnement et les aléas matériaux. Ceci rend très difficile la prédiction de la durée de vie d’un mât et des marges importantes sont prises lors de son dimensionnement. Cependant des éoliennes se sont déjà effondrées dans le monde, à chaque fois lors d'épisodes climatiques violents. Les deux phénomènes de ruine identifiés sont le flambement local de la tour et l'arrachement de sa partie supérieure. Des sources académiques ou industrielles ont également rapporté la découverte de fissures sur quelques turbines aux interfaces soudure-matériau. Une réflexion concernant la criticité d'une fissure vis à vis du flambement et de sa propagation brutale a été menée dans le cas où la tour est soumise à des chargements violents. Des simulations éléments finis ont permis de montrer que la propagation brutale de fissure était le phénomène dimensionnant pour la prolongation de durée de vie d'une tour d'éolienne fissurée.Pour s'assurer de l'intégrité des structures des techniques de suivi de santé ont été développées. Celles-ci sont en général réalisées à partir de capteurs extrapolant un état de santé global à partir de données locales (accéléromètres, jauges de déformations). Le risque est qu'un défaut reste invisible mais soit tout de même critique pour la structure. Il est donc essentiel de revisiter les outils de prédiction à partir de données de sites relatives à l’endommagement de la tour et des structures les supportant. Dans le cadre de ce travail de thèse des méthodes basées sur l'imagerie et plus particulièrement la Corrélation d'Images Numériques (CIN) ont été développées. Pour aborder le problème, deux approches à différentes échelles ont été considérées.La première, à l’échelle structurale, consiste à reconstruire le champ de déplacement de l'éolienne vue comme une structure unidimensionnelle. La présence d'un défaut induira une perte de raideur latérale, et donc une (quasi-)discontinuité dans le champ de rotation. Les défis relatifs à cette partie sont doubles : l'absence de contraste sur la tour et la prise de photos en extérieur sur une grande structure. Une technique de CIN intégrée a été utilisée afin de diminuer le nombre d'inconnues du problème et réduire les incertitudes de mesures. Il a été montré que l'influence d'un défaut, plus particulièrement d'une fissure, serait trop faible par rapport aux incertitudes de mesures. Cependant, suivant cette approche, une méthode innovante d'analyse modale de tour d'éolienne a été développée et les deux premières fréquences propres ont pu être déterminées avec précision.La seconde est une stratégie de contrôle de la structure à l'échelle mésoscopique. Celle-ci se base sur un dispositif de caméras bon marché à l'intérieur de l'éolienne couvrant les soudures circonférentielles au niveau des zones de plus fortes contraintes. L'idée est d'établir pour chaque caméra lorsque la structure est considérée comme saine une base modale de déplacement caractéristique de cet état grâce à des techniques de réduction de modèle. Au cours du temps, si un défaut sous-jacent ou traversant apparait, celui-ci induira une perturbation du champ de déplacement qui pourra être détectée à l'aide d'indicateurs globaux tels que l'écart en déplacement ou les résidus de corrélation.Afin de déterminer si la détection d'un défaut aux deux échelles est faisable ou non, la prise en compte de l'incertitude de mesure en regard de l'influence d'un défaut est primordiale. Alors, un cadre mathématique de la CIN optimale à N champs a été proposé et validé
Wind turbine technology is mature and the market has become very competitive over time. A lever to reduce the costs of wind turbine operation lies in optimizing turbine maintenance. In this context, this study focuses on the wind turbine tower. The lifetime of the tower is influenced by uncertain parameters related to the environment and material hazards. This makes it very difficult to predict the tower lifetime, and large safety factors are used when dimensioning it. However, around the world, a few wind turbines have already collapsed, each time during extreme climatic episodes. The two identified ruin causes are the local buckling of the tower and the tearing off of its upper part. Academic and industrial sources have also reported the discovery of cracks on some turbines at the weld-material interfaces. An investigation of the criticality of a crack with respect to buckling and its fatal propagation has been carried out in the case where the tower is subjected to violent loads. Finite element simulations showed that the fatal crack propagation was the limiting phenomenon for the life extension of a cracked wind turbine tower.To ensure structural integrity, health monitoring techniques were developed over time. These are generally carried out using sensors extrapolating a global state of health from local data (accelerometers, strain gauges). The risk is that a defect remains invisible but is nevertheless critical for the structure. It is therefore essential to revisit the prediction tools based on site data. Within the framework of this work, methods based on imagery and more particularly Digital Image Correlation (DIC) have been developed. To address the problem, two approaches at different scales have been considered.The first, at structural scale, consists in reconstructing the wind turbine displacement field considered as a one-dimensional structure. The presence of damage will induce a loss of lateral stiffness, and thus a (quasi-)discontinuity in the field of rotation. The challenges for this part are twofold: the lack of contrast on the tower and the capture of outdoor photographs on a large structure. An integrated DIC technique was used in order to reduce the number of unknowns in the problem and to lower the measurement uncertainties. It was shown that the influence of a damage, especially a crack, would be too small regarding the measurement uncertainties. However, an innovative method of wind turbine tower modal analysis was developed and the first two natural frequencies could be determined accurately.The second strategy is focused on a mesoscopic scale. It is based on a low-cost camera system, inside the wind turbine, covering the circumferential welds in the regions of highest stress. The idea is to establish for each camera, when the structure is considered sound, a displacement modal basis using model reduction techniques. Over time, if an underlying or through defect appears, it will induce a disturbance in the displacement field which can be detected using global indicators such as displacement deviation or DIC residuals.In order to determine whether the detection of damage at both scales is feasible or not, it is essential to take into account the measurement uncertainty. Therefore, a mathematical framework of the optimal CIN with N fields has been proposed and validated

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Guery, Adrien. "Développement d'une méthode de corrélation d'images numériques adaptée aux mesures cinématiques dans les polycristaux : application à l'identification de paramètres de lois de plasticité cristalline". Thesis, Cachan, Ecole normale supérieure, 2014. http://www.theses.fr/2014DENS0038/document.

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Une méthode de corrélation d'images numériques adaptée aux mesures cinématiques dans les polycristaux a été développée dans ce travail, dans le but d'identifier les paramètres de lois de plasticité cristalline. Des mesures de champs 2D sont réalisées à la surface d'un polycristal d'acier austénitique 316LN, à partir d'une série d'images acquises au Microscope Electronique à Balayage (MEB) au cours d'un essai de traction monotone in-situ, et pour différentes tailles moyennes de grains. Pour permettre la corrélation d'images, un mouchetis adapté à l'échelle microscopique est au préalable déposé à la surface de l'éprouvette par une technique de microlithographie. Les distorsions spatiales liées à l'imagerie MEB et à la technique de marquage sont quantifiées. La connaissance de la microstructure en surface par diffraction des électrons rétrodiffusés permet de réaliser les mesures cinématiques en utilisant un maillage éléments finis non-structurés s'appuyant sur les joints de grains ou de macles. Ce même maillage est ensuite utilisé pour la simulation de chaque essai de traction sur la microstructure expérimentale, avec comme conditions aux limites les déplacements nodaux mesurés au cours du temps sur les bords du domaine. Deux lois de plasticité cristalline d'approche locale sont alors considérées pour simuler les hétérogénéités des déformations observées : la loi de Méric-Cailletaud et la loi DD-CFC développée à EDF R&D et davantage basée sur la physique. Des comparaisons entre la mesure et la simulation sont menées, en termes de déplacements, de déformations, mais aussi de systèmes de glissement activés. Finalement, une méthode inverse d'identification des paramètres de loi est proposée, se basant sur le recalage à la fois des champs de déplacements locaux et du comportement homogène du matériau. Les paramètres de l'écrouissage isotrope de la loi de Méric-Cailletaud sont ainsi identifiés pour différentes tailles moyennes de grains. Il est également montré que certain coefficients de la matrice d'interaction entre systèmes de glissement peuvent être estimés
A digital image correlation procedure adapted to kinematic measurements in polycrystals has been developed in this work to identify parameters of crystal plasticity laws. 2D kinematic measurements are performed on the surface of 316LN austenitic steel polycrystals from a sequence of images acquired using a Scanning Electron Microscope (SEM) during in-situ tensile tests for various mean grain sizes. To enable digital image correlation, a speckle adapted to the microscopic scale is deposited onto the specimen surface by a microlithography process. Spatial distortions resulting from both patterning and SEM imaging techniques are quantified. The knowledge of the microstructure at the surface by electron backscattered diffraction allows for kinematic measurements to be performed using an unstructured finite element mesh taking as support the grain or twin boundaries. This same mesh is then used for the simulation of each tensile test on the experimental microstructure with the measured nodal displacements prescribed as boundary conditions with their time evolution. Two local crystal plasticity laws are considered to simulate the observed strain heterogeneities, namely, the Méric-Cailletaud model and the DD-CFC law developed at EDF R&D. Comparisons between measurements and simulations are performed in terms of displacements, strains but also activated slip systems. Last, an inverse identification method is proposed for the identification of the sought constitutive parameters based on both the local displacement fields and the material homogenized behavior. The parameters associated with isotropic hardening of Méric-Cailletaud law are thus identified for various mean grain sizes. It is also shown that some of the interaction parameters of slip systems can be estimated

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Husseini, Hassan Al. "Adaptation de la méthode de corrélation d'images numériques pour la gestion des discontinuités du milieu et de la transformation". Thesis, Poitiers, 2014. http://www.theses.fr/2014POIT2270/document.

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Le travail présenté dans ce mémoire consiste à adapter la méthode de corrélation d'images numériques (CIN) pour la gestion des discontinuités du milieu et de la transformation. Le cadre d'utilisation des méthodes optiques de mesure i.e. celui de la mécanique des milieux continus, impose une continuité matérielle : i) du domaine et ii) de la transformation. Pour traiter les discontinuités en question, on peut reconsidérer la continuité (milieu et transformation) par morceaux. Dans le cadre de la CIN, cela se traduit par la possibilité d'adapter localement la forme et la taille des fenêtres de corrélation à la zone d'intérêt et à sa cinématique. Pour ce faire, il est possible d'utiliser des masques : un masque-objet pour traiter les discontinuités du milieu et un masque-discontinuité pour traiter les discontinuités de la transformation. Cependant, avant l'implémentation des masques dans la procédure de corrélation, plusieurs essais expérimentaux de déplacement sur des modèles comportant les deux types de discontinuité, ont été conduits. Ces essais ont permis de prouver l'influence des discontinuités sur la dégradation de la précision de mesure par CIN. Ensuite, des essais de traction ont été menés sur une éprouvette en polycarbonate conduisant à un mode I d'ouverture ou de fermeture de fissure. Après l'implémentation des masques dans le logiciel de corrélation Correla, le calcul des champs de déplacement et de déformation a été opéré avec succès à la surface de cette éprouvette, démontrant ainsi l'efficacité de la CIN adaptée
The development of the digital image correlation method (DIC) for the management of discontinuities of the material and the transformation is discussed in this thesis. As we know, the framework for the use of the optical measurement methods i.e. of continuum mechanics requires a continuity of: i) domain and ii) transformation. To treat those discontinuities, we can consider a piecewise continuity (material and transformation). In the case of DIC method, this can be done by adapting locally the shape and size of the correlation subsets to the zone of interest and its kinematics. A novel way to do it, is by using masks: an object mask to process material discontinuities and a discontinuity mask to process transformation discontinuities. However before the implementation of masks in the correlation process, several experimental displacement tests on models reproducing the two types of discontinuity at small scale were performed. Those tests proved the influence of discontinuities on the degradation of the measurement accuracy by DIC. Then, tensile tests were conducted on a polycarbonate made specimen knowing a mode I opening or closing crack. After implementing masks in the correlation software Correla, the calculation of displacement and deformation fields was successfully performed on the surface of this specimen for all its edges, demonstrating the effectiveness of the adapted DIC

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Grennerat, Fanny. "Hétérogénéités de déformation au cours du fluage transitoire de la glace polycristalline. Mesures par corrélation d'images numériques et modélisation". Phd thesis, Université de Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00728174.

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Une technique de corrélation d'images numériques (DIC) a été adaptée à l'étuded'échantillons de glace polycristalline colonnaire, afin de caractériser le développementdes hétérogénéités de déformation à une échelle intragranulaire au cours du fluage transitoireen compression. Ces hétérogénéités sont dues à la grande anisotropie viscoplastiquedu cristal de glace (avec un seul plan de glissement facile pour les dislocations), qui estresponsable d'interactions fortes entre les grains voisins lorsque l'échantillon se déforme,et de la mise en place de fortes contraintes internes. L'orientation particulière des plans deglissement et la structure colonnaire des échantillons, sans gradient de microstructure dansl'épaisseur, permet de considérer la déformation plastique essentiellement dans le plan.Les champs de déformation mesurés en surface peuvent donc être considérés en premièreapproximation comme représentatifs de tout le volume de l'échantillon. Les orientationscristallographiques, et désorientations locales à l'échelle intragranulaire, ont également étémesurées avec un analyseur optique de texture, avant et après déformation.De très fortes localisations de la déformation sont mises en évidence par la DIC;les déformations équivalentes locales peuvent atteindre plus de dix fois la valeur macroscopique.La structure des motifs de localisation évolue peu durant le régime de fluagetransitoire et elle est caractérisée par des bandes de localisation qui traversent l'échantillonobliquement, sur des distances allant jusqu'à dix fois la taille des grains. La corrélationentre le facteur de Schmid du plan de glissement d'un grain et sa déformation locale esttrès faible : l'agencement local des grains et les interactions intergranulaires jouent doncun rôle primordial dans la distribution spatiale des déformations. A l'échelle du grain, lesfortes désorientations de réseau ont été associées aux composantes locales du déplacement.On a montré en particulier que les distorsions sous forme de "bandes en genou" (ou kinkbands) étaient corrélées à un déplacement le long de l'axe c du grain, mesuré par DIC.Les microstructures expérimentales ont été implémentées dans un modèle plein champFFT qui simule le comportement élasto-viscoplastique des polycristaux (code CraFT).Les champs de déformation simulés présentent globalement les mêmes caractéristiquesque les champs expérimentaux. En particulier, la majorité des zones de localisation dela déformation sont bien reproduites, spatialement et en intensité. Cependant, il n'a pasété possible de reproduire le comportement macroscopique des échantillons à la décharge.La déformation retardée effective est d'un ordre de grandeur inférieure à celle mesuréeexpérimentalement. Il est probable que cette limitation soit liée à l'e↵et du champ descontraintes internes, généré par la structure des champs de dislocations, et qui n'a pas étépris en compte dans la loi de comportement.

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Boudarel, Heloïse. "Caractérisation in situ du développement d'un biofilm par suivi de microbilles à l'aide d'une méthode de corrélation d'images numériques". Thesis, Université Clermont Auvergne‎ (2017-2020), 2018. http://www.theses.fr/2018CLFAC061/document.

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Resumen

La connaissance et la maîtrise de la présence d’un biofilm représentent aujourd’hui un challenge important. Dans le contexte d’étude des capacités de développement des biofilms, BioFilm Control fait figure de pionnier grâce à leur test nommé Biofilm Ring Test. Basé sur une sollicitation du biofilm via l’attraction, par un aimant, de microbilles magnétiques au centre du puits, le test évalue la présence de biofilm par l’absence de regroupement des billes au centre du puits à un instant donné. L’enjeu de ce travail est de décliner le BioFilm Ring Test® en un examen dynamique, non destructif et à l’échelle microscopique. Dans le biofilm, la matrice polymérique assure la cohésion entre cellules et confère une protection aux bactéries qui vivent au sein du biofilm. Les propriétés mécaniques de la matrice sont donc un indicateur de l’état local du biofilm. La recherche de ces paramètres permet de pouvoir prédire et contrôler la formation, l’accumulation et la dissémination de bactéries propageant les infections et/ou l’encrassement. Néanmoins, la détermination des propriétés mécaniques des biofilms nécessite des précautions et l’usage d’un vocabulaire homogénéisé et de méthodes unifiées au sein de la communauté. Pour cela, une première partie de ce travail de thèse consiste en la proposition d’un guide de bonnes pratiques quant à la caractérisation mécanique du matériau biofilm. Dans la deuxième partie de ce travail de thèse, une méthodologie pour le suivi de particules micrométriques au sein d’un matériau vivant est développée. Le recours à des techniques d’imagerie telle que la corrélation d’images numériques permet de remonter à la cinématique du mouvement de chacune des microbilles, qui servent de marqueurs au sein des images traitées, par une mesure sans contact. Cette méthode est ensuite appliquée à l’étude de la formation de biofilm. L’originalité de ce travail repose sur la caractérisation de l’évolution de la typologie du mouvement des microbilles métalliques lors de la formation des biofilms. Il s’agit là de discriminer des comportements de billes révélateurs de la genèse d’un biofilm. En tirant parti de l’observation du mouvement de microbilles inertes introduites dans le milieu bactérien, on détecte des changements de typologies de trajectoires qui semblent être reliés à l’activité de bactéries sessiles, adhésion ou formation de matériel extracellulaire. Les résultats montrent que les diverses étapes de la formation de biofilms sont caractérisées, ce qui permet notamment de discriminer la présence ou non d’antibiotiques mélangés avec les bactéries et d’apprécier leur efficacité. Dans une dernière partie, des recherches encore en phase de développement sont exposées. Elles s’intéressent au comportement du biofilm sous sollicitation volumique. Il s’agit dans ce cas d’observer le biofilm en champ lointain et de suivre le déplacement ou la déformation d’un marquage constitué d’un agglomérat de microbilles, plongées dans un champ magnétique. Ces premiers travaux pourront servir d’ébauche à des travaux futurs dans le but de caractériser quantitativement le matériau biofilm
The control of biofilm formation constitutes an important challenge in many industrial and biomedical applications. In this context, BioFilm Control is a pioneer thanks to its test named BioFilm Ring Test. Based on the immobilisation of magnetic microbeads by adherent cells, the assay allows to detect the presence of biofilm at a given time. The aim of this phD project is to translate the BioFilm Ring Test® into a dynamic, non-destructive and microscopic examination of the biofilm state. Whithin the biofilm, the matrix provides a strong cohesion between cells and therefore increases their resistance against chemical or mechanical stress in comparison to their planktonic counterparts. The mechanical properties of the matrix are therefore an indicator of the local state of the biofilm. The search for these parameters makes it possible to predict and control the formation, accumulation and spread of bacteria that propagate infections and/or biofouling. Nevertheless, the determination of the mechanical properties of biofilms requires precautions and the use of an homogenized vocabulary and methods that are unified within the community. To this end, a first part of this thesis work consists in proposing a guide of good practices for the mechanical characterization of biofilm material. In the second part of this work, a methodology for tracking of micrometric particles within a living material is developed. The use of full field measurement method such as digital image correlation makes it possible to trace the kinematics of the motion of each particle, which is a probe of the local environment. This method is then applied to the study of the biofilm formation, by non-contact measurement. The originality of this work is based on the characterization of the change in the microbeads movement during the biofilm formation steps. The aim is to discriminate bead behaviours that reveal the genesis of a biofilm. By taking advantage of the observation of the movement of inert microbeads embedded into the bacterial environment, we detect changes of type of trajectories which seem to be correlated to the activity of sessiles bacteria, adhesion or formation of extracellular material. The results show that the various stages of the biofilm formation are characterized by a non-destructive test. Especially, It allows to appreciate the efficiency of an antibiotic. In the last part, research still in a development phase is presented. It concerns the behaviour of biofilm under mechanical solicitation. This involves observing the biofilm in the far field and following the displacement or deformation of a pattern consisting of an agglomerate of microbeads immersed in a magnetic field. This initial work can be used as a draft for future work to quantitatively characterize the biofilm material

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Charlès, Sylvain. "Contribution of quantitative imaging to the mechanical, thermal and caloriﬁc characterization of rubber". Thesis, Rennes 1, 2021. http://www.theses.fr/2021REN1S126.

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La dépendance du comportement mécanique à la température, couplée aux nombreux couplages thermomécaniques présents dans les élastomères, implique que l'utilisation conjointe de méthodes de champs pour caractériser la thermomécanique des élastomères offre d'innombrables informations sur les phénomènes physiques apparaissant dans le matériau. L'objet de cet thèse est de développer une méthode utilisant à la fois la thermographie infrarouge et la corrélation d'images numériques pour tirer le maximum d'informations possible lors d'essai mécaniques hétérogènes sur des matériaux élastomères
The thermal dependence of the mechanical behavior, coupled with the numerous thermomechanical couplings present in elastomers, implies that the use of field methods to investigate the thermomechanical response of elastomers gives lot of information on physical phenomena which occurs in the material. The aim of this PhD thesis is to develop a method using both infrared thermography and digital image correlation to extract all information possible during mechanical testing of elastomeric materials

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Crambuer, Romain. "Contribution à l'identification de l'amortissement : approches expérimentales et numériques". Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00957320.

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Il est difficile de quantifier les dissipations d'énergie se produisant dans les ouvrages lors d'un séisme de manière réaliste, en particulier dans le cas de structures en béton armé. Ceci s'explique par la diversité des sources de dissipations. Classiquement, elles sont introduites dans la modélisation des structures sous la forme d'un amortissement global peu physique. Le problème qui se pose est de savoir comment prendre en compte l'amortissement de manière plus physique. Ces travaux visent à apporter des éléments de réponse à cette problématique. Pour cela, deux objectifs ont été poursuivis : le premier consiste à qualifier et quantifier expérimentalement les sources d'amortissement dues au béton, le second vise à développer une méthode de calcul, peu couteuse et permettant de modéliser le comportement global mais aussi l'amortissement de manière réaliste. Une campagne d'essais de flexion 3 points alternée a été réalisée afin de quantifier les mécanismes contribuant à l'amortissement. Cette campagne est effectuée sur des poutres saines mais également sur des poutres pré-endommagées. L'analyse des expériences a permis d'identifier différentes grandeurs physiques influençant l'amortissement. Cette campagne a été modélisée à l'aide de trois lois de comportements, une loi s'est révélée pertinente. La loi de comportement ainsi identifiée a permis de développer une modélisation simplifiée, en vue d'études probabilistes. Cette dernière est fondée sur une loi de comportement simple couplée à une actualisation de l'amortissement visqueux. Trois actualisations de l'amortissement ont été développées et confrontées à une campagne d'essais sismiques mono axiaux sur un poteau.

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Vialettes, Pierre. "Simulation numérique et expérimentale du comportement mécanique des ballons pressurisés stratosphériques". Toulouse, ENSAE, 2005. http://www.theses.fr/2005ESAE0034.

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La modélisation et la fabrication des ballons pressurisés stratosphériques longue durée à usage scientiﬁque sont un déﬁ pour le CNES. Cette modélisation nécessite une bonne connaissance des lois de comportement des matériaux constitutifs des enveloppes. L’étude se fait sur un polymère constitué de 3 couches complexées : PET 15 µm, PA 20 µm, PET 15 µm. Une campagne d’essais uniaxiaux nous permet d’identifier les paramètres des modèles de comportement du matériau. Un ensemble d’essais sur des sous ensembles de ballons soumis à des sollicitations complexes a été réalisé aﬁn de déterminer, à l’aide d’un systeme de mesure par stéréocorrélation, les champs de déplacement et de déformation de ces structures. Ces essais sont alors simulés sur un code EF et comparés aux résultats expérimentaux aﬁn de valider les lois de comportement pour des géométries et des sollicitations complexes.

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Gras, Renaud. "Identification de champs de propriétés élastiques fondée sur la mesure de champs : application sur un composite tissé 3D". Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00845752.

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Depuis ces dernières décennies, les matériaux composites sont de plus en plus utilisés dans l'aéronautique. Notamment, les composites tissés 3D présentent des caractéristiques matériau hors-plan intéressantes par rapport aux stratifiés. Cette technologie est développée pour les aubes FAN des moteurs d'avion. La difficulté réside dans l'identification et la validation du modèle orthotrope élastique macroscopique du pied d'aube. En effet, l'hypothèse de séparation des échelles pour l'obtention des paramètres matériau macroscopique par homogénéisation n'est pas clairement vérifiée au sein du pied d'aube comportant plusieurs zones matériau. Le composite tissé 3D formant le pied d'aube est un matériau multi-échelle complexe. Les travaux de thèse ont donc été menés afin de proposer une identification des paramètres du modèle basée sur la mesure de champs de déplacements par Corrélation d'Images Numériques (CIN) et sur la méthode d'identification de recalage de modèles éléments finis (FEMU). Cette identification a pris en compte l'influence du bruit du capteur CCD présent sur les images servant à la CIN sur l'identification des paramètres matériau. Du fait du grand nombre de paramètres matériau à identifier et des éventuels couplages entre ceux-ci, il apparaît que quelques uns ne peuvent pas être identifier à travers l'essai de traction étudié. Par conséquent, une régularisation de la FEMU a été proposée basée sur la connaissance a priori des valeurs nominales et de leur incertitude. Celle-ci consiste en une pondération intelligente vis-à-vis des données issues de l'essai afin de faire tendre les paramètres non identifiables vers leur valeur nominale. Finalement, la qualité de l'identification a été quantifiée grâce aux incertitudes sur les paramètres matériau identifiés et grâce aux cartes de résidus d'identification basées sur les images. Ces cartes traduisent la capacité du champ de déplacement calculé par le modèle éléments finis identifié à corriger l'image déformée pour la recaler sur l'image de référence, images sur lesquelles la mesure par CIN est effectuée. Ces cartes de résidus et les incertitudes obtenues permettent ainsi de valider le modèle éléments finis proposé et le cas échéant de mettre en lumière ses insuffisances. Remettre en cause les valeurs nominales ou la modélisation (par exemple le zonage matériau) pour aboutir à une description compatible avec l'expérience reste du ressort de l'ingénieur. Le travail présenté ici lui permet d'éclairer au mieux ses choix.

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Lachambre, Joël. "Développement d'une méthode de caractérisation 3D des fissures de fatigue à l'aide de la corrélation d'images numériques obtenues par tomographie X". Thesis, Lyon, INSA, 2014. http://www.theses.fr/2014ISAL0050/document.

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Ce mémoire présente une méthode mise au point pour caractériser et analyser des fissures de fatigue présentant un fort caractère tridimensionnel dans des matériaux métalliques opaques. L'analyse consiste à déterminer avec précision la position du front de la fissure étudiée et à mesurer des valeurs de facteurs d'intensité des contraintes le long du front par projection sur les séries de Williams du champ de déplacement issu de la corrélation numérique d'images 3D obtenues par tomographie aux rayons X. La corrélation d'images 3D numériques est utilisée afin de mesurer le champ de déplacement en volume lors de la mise sous chargement d'une éprouvette fissurée fatiguée. La corrélation d'images nécessitant un mouchetis, le matériau retenu pour les expériences est la fonte à graphite sphéroïdal car il présente un mouchetis 3D naturel (les nodules de graphites) parfaitement imagé par tomographie aux rayons X. Le cyclage est appliqué à l'aide d'une machine de fatigue in situ permettant d'alterner des phases de propagation de la fissure avec des acquisitions tomographiques sous différentes charges. L'introduction d'un défaut artificiel (une entaille obtenue par usinage laser) permet de maîtriser l'amorçage et la propagation de la fissure in situ. La méthode de corrélation d'images 3D numériques employée dans ces travaux étant basée sur des éléments finis, nous avons cherché à tirer profit de différents outils développés dans le cadre de cette méthode. Les surfaces libres sont spécifiées afin de bien conditionner le maillage et un enrichissement dans l'esprit des X-FEM permet de renseigner la fissure dont la position est repérée grâce à la trace laissée dans le résidu de corrélation entre l'image avant cyclage et la dernière image acquise. Une régularisation mécanique est également introduite dans le calcul sous forme d'un filtre de longueur d'onde choisie. Le champ de déplacement mesuré avec précision est ensuite projeté sur les séries de Williams augmentées des termes correctifs de Leblond et Torlai qui prennent en compte la courbure du front de la fissure. L'annulation du terme super-singulier d'ordre -1 des séries de Williams est utilisée pour détecter la position du front de la fissure. Une procédure itérative a été mise en place afin de concilier l'enrichissement et la courbure du front avec la projection sur les séries de Williams. Une fois la position du front 3D de la fissure déterminée et les valeurs des facteurs d'intensité des contraintes associées calculées, les résultats obtenus sont confrontés à la littérature
This manuscript describes a methodology used to compute Stress Intensity Factor values along the curved front of a fatigue crack inside a nodular cast iron. An artificial defect is introduced at the surface of a small sample. The initiation and growth of a fatigue crack from this defect during constant amplitude cycling is monitored in situ by laboratory x-ray tomography. The method for processing the 3D images in order to compute SIF values is described in detail. The results obtained show variations of the stress intensity factor values along the crack front

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Cosseron, Kévin. "Identification des chargements exercés par un pneumatique sur une roue d'aéronef". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLN036.

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Le caractère prédictif des simulations numériques faites pour dimensionner une structure dépend directement de la précision avec laquelle sont introduites les conditions aux limites imposées en service à la structure. Dans le cas d’une roue d’aéronef, les chargements appliqués par les différents pneumatiques qui peuvent être montés sur celle-ci lors des manœuvres au sol de l’aéronef jouent un rôle crucial dans la précision du modèle numérique. Cependant, ces chargements sont complexes et mal connus. Les charges globales appliquées à l’interface pneu-piste sont transférées à la roue au niveau de l’interface pneu-jante grâce au pneumatique, qui est un composant intermédiaire sophistiqué que ne maîtrise pas le manufacturier de roue. La détermination des conditions aux limites directement appliquées à la roue est donc particulièrement difficile et nécessite de faire des hypothèses sur le comportement en déformation du pneumatique. L’approche proposée dans le cadre de ces travaux de thèse consiste à identifier les chargements induits par le pneumatique sur la roue via la mesure de la déformée de cette dernière pour les différents cas de charge envisagés. L’objectif est de permettre au concepteur de la roue de mieux comprendre et de modéliser l’interaction entre le pneumatique et la roue afind’obtenir des simulations numériques plus prédictives. Pour ce faire, une paramétrisation objective des chargements à l’interface pneu-jante, aussi robuste et compacte que possible, est tout d’abord définie. Des mesures non-intrusives par corrélation d’images numériques (CIN) et jauges d’extensométrie, réalisées lors d’un post-doctorat antérieur à ces travaux de thèse, sont ensuite utilisées pour calibrer les paramètres recherchés. Une procédurede recalage de modèle par éléments finis est notamment mise en œuvre. Enfin, la problématique du placement optimal de capteurs est abordée afin de définir une instrumentation permettant de minimiser les incertitudes sur les paramètres à identifier
The predictive character of numerical simulations run to design a structure critically depends on the accuracy with which the boundary conditions prescribedon the structure are introduced. For aircraft wheel manufacturers, the loadings applied to the wheel during ground maneuvering by various tires that are mounted play an important role. However, they are hardly known apart from the resultant force between the ground and the tire. Aircraft wheel manufacturers do not control the tire, which is a complex intermediate component, but must still work with it to design their products. Because tire-ground loads are transmitted to the wheel through the tire at the tire-rim interface, assumptions on the deformation behavior of the tire are to be made to determine the correct applied loading to the wheel and many experiments are often requiredto evaluate the wheel structural response. The knowledge of tire-rim interface loadings would thus provide an invaluable help to shorten aircraft wheel design processes. To tackle this challenge, an inverse identification procedure of tire-rim loadings for several cases is proposed herein. The aim is to identify the loadings applied by a tire on an aircraft wheel via the measurement of thewheel deformation and to allow the wheel manufacturer to better understand and model the interaction between the wheel and the tire. First, an objective parameterization of tire-rim loadings, which is as robust and compact as possible, is defined. Then, non-intrusive measurements (e.g., displacement fields obtained by Digital Image Correlation analyses, strains at gauge locations) obtained during a previous postdoctoral research are used to calibrate the loading parameters. A finite element model updating algorithmis used to solve this inverse problem. Last, the optimal sensor placement problem is considered to define an instrumentation that yields the most accurate estimâtes of the loading parameters

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David, Christoph. "Identification de paramètres mécaniques de matériaux composites à partir de corrélation d’images numériques multi-échelles". Thesis, Ecole nationale des Mines d'Albi-Carmaux, 2014. http://www.theses.fr/2014EMAC0012/document.

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L’amélioration du caractère prédictif des simulations numériques requiert une meilleure maîtrise des modèles constitutifs. Des procédures d’identification exploitant des mesures de champs ont été développées afin de valider les modèles et d’identifier un jeu de paramètres constitutifs à partir d’un nombre réduit d’essais hétérogènes. Bien évidemment, les résultats de telles procédures dépendent grandement des incertitudes des mesures. Dans cette thèse, une stratégie d’identification de paramètres constitutifs à partir de mesures de champs par corrélation d’images numériques éléments finis (CIN-EF) multi-échelles est proposée et développée. Une variante régularisée du recalage par éléments finis (FEMU-R) est adaptée à cette approche multi-échelles. Elle exploite des champs de déplacements mesurés par CIN-EF d'une part à l’échelle de la structure (fournissant les conditions aux limites pour la simulation EF) et d’autre part à une échelle plus locale (fournissant des champs de déplacements mieux résolus pour la comparaison essais/calculs). Un algorithme de recalage d’images est développé pour faire le lien entre les échelles. D’abord validée à l’aide d’images de synthèse, la procédure est ensuite appliquée à un essai de traction sur plaque trouée réalisé sur un composite stratifié verre/époxy. On montre qu’une telle stratégie permet de diminuer nettement non seulement les incertitudes de mesure mais également les incertitudes d’identification. Finalement, la question d’un mouchetis adapté à cette approche multi-échelles est évoquée et des éléments de solutions sont proposés et testés
Improving the prediction of numerical simulations requires a better control of constitutive models. Identification methods exploiting full-field measurements have been developed in order to validate models and to identify a set of constitutive parameters from a reduced number of heterogeneous tests. The results of those methods largely depends on measurement uncertainties. In this PhD thesis, a strategy is proposed and developed for the identification of constitutive parameters from full-field measurements obtained by multiscale finite element digital image correlation (FE-DIC). A Regularised Finite Element Model Updating method (FEMU-R) is adapted to this multiscale approach. It exploits displacement fields measured by FE-DIC at a structural scale (in order to obtain the boundary conditions for FE simulation)and at a local scale (giving a better resolution on the displacement field for the comparison between experiment and simulation). An image registration algorithm is developed to bridge these scales. First validated on synthetic images, the multiscale approach is then applied to an open-hole tensile test of a glass/epoxy composite laminate. It is shown that such a strategy allows to reduce not only the measurement uncertainties but also the identification uncertainties. Finally the question of a speckle pattern suitable for this approach is discussed and some first technical solutions are proposed and tested

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Mguil, Siham. "Une technique de corrélation directe d'images numériques : application à la détermination de courbes limites de formage et proposition d'un critère de striction". Lyon, INSA, 1997. http://www.theses.fr/1997ISAL0062.

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Pour les industriels travaillant dans le domaine de l'emboutissage, la connaissance, des C. L. F (Courbe Limite de Formage) est essentielle. En effet, c'est grâce à ces courbes qu'ils peuvent utiliser d'une manière optimale une tôle sans risque d'apparition de striction localisée. Mais, ces courbes bien qu'elles puissent être obtenues de deux manières différentes : expérimentalement ou théoriquement, restent difficiles à obtenir. Nous avons essayé, lors de ce travail, d'apporter une contribution à la fois à l'amélioration de la détermination expérimentale des C. L. F. Ainsi qu'à leur obtention théorique. En effet, la technique de corrélation directe d'images numériques, qui au départ était limitée exclusivement à la mesure de faibles taux de déformation, a été étendue à la mesure de taux de déformation élevés jusqu'à 100 %. Le logiciel mis en place permet à ce jour la mesure de champs de déplacement et de déformation pour toute surface plane. Les applications traitées de par leurs diversités soulignent l'intérêt d'une telle méthode de mesure sans contact. En ce qui concerne l'application spécifique de la détermination de C. L. F. , les temps de détermination sont fortement réduits grâce à l'abandon des réseaux de grilles au profit de motifs speckle déposés en quelques secondes. Parallèlement à cette étude, un critère de striction théorique est proposé. Il est basé sur le fait qu'après la striction diffuse un écrouissage supplémentaire est requis pour atteindre un état de déformation plane caractéristique de la striction localisée dans les tôles mince "De plus. Un modèle d'endommagement a été couplé aux équations constitutives du critère. Le modèle d'endommagement de Gurson-Tvergaard étendu au cas des tôles anisotropes sous la condition de contrainte plane est choisi. Alors que pour les aciers l'influence de l'endommagement sur les déformations limites n'est pas importante, en revanche, pour les aluminiums, la prise en compte d'un endommagement semble nécessaire pour une meilleure confrontation avec les résultats expérimentaux
For industrials working in metal forming process, the knowledge of Forming Limit Diagram (F L D) is important. These curves give the ultimate use of a sheet without risk of necking. In order to obtain a FLD an experimental test could be done. Nevertheless improvements, this work remains long and difficult. Also numerical necking criterion could be used. But, the metal forming process is complex and the given results are not coincident. In this thesis, two approaches are proposed for the determination of FLD. The first one is experimental: a correlation technique was developed for the displacement field measurement on a sheet. The second approach is numerical: a necking criterion based on the Swift assumption is proposed; it includes the modified Gurson-Tvergaard damage model taking account the Hill’s or Borlat and Lian’s anisotropy. With the correlation technique, the displacement field is obtained with a good accuracy: 1/60th of a pixel and the measured strain could reach 80% between two pictures. Classical marking were replaced by a randomize pattern put down, in few seconds, on the sheet with a paint spray: the determination time of a FLD is strongly reduced. The proposed necking criterion is based on the fact the strain state becomes a plane strain state in the neck localized by the damage variable. The criterion is written in an intrinsic form where the angle of the orthotropic axes with respect to the principal stresses axes in introduced. The given criterion is both applicable to linear and non-linear strain paths

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Handika, Nuraziz. "Multi-fissuration des structures en béton armé : analyse par corrélation d'images et modélisation". Thesis, Toulouse, INSA, 2017. http://www.theses.fr/2017ISAT0001/document.

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La modélisation de la fissuration du béton armé à l'aide de la méthode des éléments finis nécessite de prendre en compte, outre l'endommagement du béton, trois phénomènes : la spécificité de la liaison acier-béton, l’autocontrainte due au retrait, et l'effet d'échelle probabiliste dû à l'hétérogénéité du béton. Cette recherche s'appuie sur une campagne expérimentale pour obtenir le comportement de la liaison et les caractéristiques des fissures sur des éléments de structures. La technique de corrélation d'images numériques a été utilisée pour observer l'espacement et l'ouverture des fissures.La liaison acier-béton est considérée dans la modélisation à l'aide d'éléments d'interface élasto-plastiques basés sur les résultats expérimentaux des tests de pull-out. Les effets du retrait sont pris en compte via un cadre poro-mécanique. Enfin, l'effet d'échelle probabiliste est intégré dans la modélisation via une méthode de champs aléatoires, puis de maillon faible. La modélisation est appliquée à l'élément de structure en béton armé étudié en laboratoire ce qui permet de quantifier l'importance relative de la liaison acier-béton, des contraintes induites par le retrait empêché, et de l'hétérogénéité du matériau
The modelling of cracking of reinforced concrete using the finite element method requires taking into account, in addition to the concrete damage, three phenomena: the specificity of the steel-concrete bond, the self-stress due to shrinkage, and the probabilistic scale effect due to the heterogeneity of concrete. This research is based on an experimental campaign to obtain the behaviour of the bond and the characteristics of the cracks on structural elements. The technique of digital image correlation was used to observe the spacing and opening of the cracks.The steel-concrete bond is considered in modelling using elastoplastic interface elements based on the experimental results of the pull-out tests. The effects of shrinkage are taken into account via a poro-mechanical framework. Finally, the probabilistic scale effect is integrated into the modelling via a random field method and then a weakest link one. Modelling is applied to the reinforced concrete structural element studied in the laboratory, which makes it possible to quantify the relative importance on cracking of the steel-concrete bond, the stresses induced by shrinkage, and the tensile strength heterogeneity of the material

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Charbal, Ali. "Mesure de champs thermomécaniques pour l'étude de la fatigue par chocs thermiques". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLN007/document.

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Lorsqu'une structure est soumise à un chargement thermique hétérogène, des dilatations empêchées génératrices de contraintes surviennent. Lorsque ces sollicitations sont répétées un grand nombre de fois, un endommagement puis une fissuration du matériau peuvent apparaître. On parle alors de fatigue thermique du matériau. Ce phénomène, jugé responsable de différents incidents rencontrés dans les zones de mélange entre fluides chaud et froid des centrales nucléaires a fait l'objet de nombreuses études lancées au sein de projets successifs pilotés par EDF. Ces études portaient sur la détermination des chargements thermo-hydrauliques dans les zones de mélange, le transfert de chaleur à la structure, la résolution du problème thermomécanique permettant de connaître les champs de contrainte et de déformation en tout point de la structure et enfin la résistance du matériau (un acier inoxydable austénitique AISI 304L)soumis à de telles sollicitations. Concernant ce dernier aspect, plusieurs types d'essais ont été réalisés : d'une part, des essais de fatigue uniaxiaux et isothermes pour construire une courbe de fatigue mécanique du matériau et, d'autre part, des essais sur plusieurs dispositifs expérimentaux de fatigue thermique développés au sein d'organismes de recherche (CEA, EDF, JRC, JAEA,…) pour s'approcher des conditions de service. L'interprétation de ces derniers essais passe par l'estimation des champs de température et de déplacement dans la structure à partir de quelques mesures ponctuelles de température par thermocouples. On constate alors que les premières fissures s'amorcent en fatigue thermique pour un nombre de cycles sensiblement inférieur à celui estimé à partir des courbes de fatigue mécanique du matériau et de l'amplitude maximale de déformation équivalente estimée dans les essais de fatigue thermique. L'objet de ce travail de thèse consiste donc à concevoir et à réaliser des chocs thermiques sur un matériau de structure couplés à des mesures synchrones et sans contact de champs de température et de déplacement au niveau de la surface endommagée. Les chocs thermiques seront réalisés à l'aide d'un laser de puissance dont la longueur d'onde sort du spectre utilisé par la caméra infrarouge qui mesure le champ de température de surface de telle manière que le dépôt d'énergie n'affecte pas les mesures de température. Plusieurs pistes sont envisagées selon que les champs sont mesurés uniquement avec la caméra infrarouge ou en utilisant deux caméras, l'une travaillant dans l'infrarouge et l'autre dans le visible. Dans les deux cas de figure, l'absorptivité et l'émissivité de la surface soumise au choc thermique doivent être optimisées pour permettre d'avoir à la fois un dépôt d'énergie homogène par laser et une mesure précise des champs thermomécaniques. Une difficulté qu'il conviendra de surmonter est d'obtenir un champ d'émissivité de surface représentant un compromis acceptable entre une émissivité forte et homogène dans l'infrarouge pour des mesures de température et une émissivité hétérogène (dans l'infrarouge ou le visible selon la caméra utilisée) pour créer un contraste de niveau de gris indispensable aux mesures de déplacement par corrélation d'images. Parallèlement aux essais,des simulations numériques thermomécaniques seront également réalisées pour compléter ces champs en volume et tester l'influence des conditions aux limites. L'objectif final de la thèse est d'obtenir pour la première fois une mesure fiable des quantités d'intérêt dans une zone d'amorçage en fatigue thermique et ainsi pouvoir quantifier convenablement un éventuel effet aggravant des sollicitations de fatigue thermique
Thermal fatigue occurs in nuclear power plant pipes. The temperature variations are due to the turbulent mixing of fluids that have different temperatures. Many experimental setups have been designed but the measured temperatures have only been punctual and out of the zone of interest (e.g., via thermocouples). The equivalent strain variation in the crack initiation region is calculated with numerical thermomechanical simulations. In many cases, the comparisons between numerical and experimental results have shown that the crack initiation predictions in thermal fatigue are non-conservative. A new testing setup is proposed where thermal shocks are applied with a pulsed laser beam while the thermal and kinematic fields on the specimen surface are measured with infrared (IR) and visible cameras, respectively. Experimental testings are performed and different measurement techniques for temperature and kinematic fields are used. IR camera and pyrometers allow to measure the temperature variations in the zone impacted by the laser beam. To estimate the absolute temperature, the surface emissivities at the respective wavelengths are determined by different methods. The absolute temperature field is then used to apply the actual thermal loading in a decoupled FE model after an identification process of the parameters of the laser beam. Once the thermal loading is generated based upon the experimental data, the stress and strain fields can be computed in the region of interest with an elastoplastic law.The experimental strain variations calculated from the DIC measurements are compared with the predictions obtained with the FE simulation

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Segouin, Valentin. "Développement d’un outil de Corrélation d’Images Numériques pour la caractérisation du comportement piézoélectrique et ferroélectrique". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLC110/document.

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Les matériaux piézoélectriques et ferroélectriques présentent un comportementélectromécanique couplé. Cette particularité leur a permis d’être utilisés dans de nombreusesapplications telles que les applications de capteur, actionneur, transformateur et récupérateurd’énergie. En outre, en raison de leur comportement non linéaire et dissipatif, les matériauxferroélectriques sont de plus en plus utilisés dans le domaine de l’électronique en tant quecapacité accordable, mémoire non volatile, oscillateur et filtre. La performance et la fiabilitéde ces systèmes dépendent directement des propriétés ferroélectriques et piézoélectriques dumatériau, qui nécessite par conséquent d’être caractérisé. Les propriétés piézoélectriques,ferroélectriques, ferroélastiques et diélectriques des matériaux ferroélectriques ont été le sujetde nombreuses études. Pourtant, les conditions d’essai restent difficiles à maîtriser car lespropriétés thermiques, mécaniques et électriques de ces matériaux sont fortement couplées.Dans cette thèse, un dispositif de mesure de champ de déformation a été conçu pourcaractériser le comportement piézoélectrique et ferroélectrique des céramiquesferroélectriques. Ce dispositif utilise un banc optique ainsi qu’un algorithme de Corrélationd’Images Numériques (CIN) 2D appelé CorreliRT3. Cet algorithme est basé sur une approcheglobale et réduit les erreurs de mesure de déplacement en s’appuyant sur les équationsd’équilibre de la mécanique des solides. Grâce au banc de caractérisation par CIN, il estmontré que les déformations piézoélectriques et ferroélectriques peuvent être mesurées avecune incertitude d’environ 10-5. Cette incertitude est atteinte aussi bien pour des sollicitationssimples que couplées (champ électrique et/ou contrainte mécanique). Il est aussi montré quele banc expérimental permet de vérifier les conditions d’essai en caractérisant l’hétérogénéitédes déformations lors d’un essai matériau.Dans les deux derniers chapitres, un matériau ferroélectrique est caractérisé souschamp électrique et sous contrainte mécanique. Le comportement du matériau est présenté etdiscuté dans les différentes configurations de chargement. Les propriétés matériau, telles queles coefficients piézoélectriques (d33, d31), sont extraites et étudiées en fonction du champélectrique et de la contrainte. Les résultats montrent que la CIN est capable de mesurer etcaractériser le comportement et les propriétés des matériaux ferroélectriques etpiézoélectriques. L’avantage de la CIN étant que, contrairement aux méthodes de mesureclassiques, celle-ci ne perturbe pas les conditions d’essai (mesure sans contact) et permette dedétecter la présence d’erreurs systématiques
Piezoelectric and ferroelectric materials exhibit a coupled electromechanicalbehaviour. This property allows a use in various kinds of applications such as sensors,actuators, harvesting devices or converters. In addition, due to their non-linear and dissipativebehaviour, ferroelectric materials are increasingly used in electronic applications such astunable capacitors, non-volatile memory, oscillators and filters. The performance andreliability of such devices depend on the material electromechanical properties, whichconsequently need to be characterised. In the past decades, such characterisation was largelydeveloped and the piezoelectric, ferroelectric, ferroelastic and dielectric properties offerroelectrics were the subject of numerous studies. Yet the test conditions are difficult tocontrol due to the strong interplay between thermal, mechanical and dielectric properties.In this work, a full-field measurement apparatus has been designed to characterise thepiezoelectric and ferroelectric strain behaviour of ferroelectric ceramics. This apparatus usesan optical setup and a 2D Digital Image Correlation (DIC) algorithm named CorreliRT3. Thealgorithm is based on a global approach and reduces the displacement field errors using thebalance equations of solid mechanics. It is shown that piezoelectric and ferroelectric strainscan be measured with an uncertainty around 10-5 by using the developed setup. Thisuncertainty is reached under uncoupled or coupled loading (electric field and/or stress). It isalso shown that the experimental setup can control the test conditions by characterising thestrain heterogeneity during the test.In the two last chapters, a ferroelectric material is characterised under electric field andstress. The material behaviour is presented and discussed in the different loadingconfigurations. Material properties, such as the longitudinal and transverse piezoelectriccoefficients (d33, d31) are extracted and analysed as a function of the electric field and stress.The results show that the DIC technique is able to measure and characterise the behaviour andthe properties of ferroelectric and piezoelectric materials. The main benefits of this techniqueis that, contrary to classical measurement techniques, the measurement does not alter the testconditions. Moreover, DIC is able to detect test anomalies such as strain heterogeneities

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Bodelot, Laurence. "Étude couplée des champs cinématiques et thermiques à l'échelle de la microstructure des matériaux métalliques". Phd thesis, Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00347987.

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Les matériaux métalliques polycristallins sont des agrégats de grains plus ou moins favorablement orientés, par rapport à l'axe de sollicitation, pour le glissement plastique. Lors d'une sollicitation mécanique, cette diversité d'orientations cristallines conduit à une hétérogénéité de la déformation à l'échelle de la microstructure : des déformations plastiques locales peuvent apparaître dans certains grains alors que l'échantillon est macroscopiquement sous chargement élastique. Par ailleurs, cette plasticité locale s'accompagne de l'émergence de marques de glissement en surface du matériau et elle induit une dissipation d'énergie liée aux irréversibilités mécaniques. La description fidèle de ces phénomènes mécaniques et énergétiques, à l'échelle d'apparition de la plasticité et de l'endommagement, ouvre alors la perspective d'identifier des modèles mécaniquement admissibles et énergétiquement fondés.

L'objectif de ces travaux est donc de développer les moyens expérimentaux nécessaires à la réalisation de telles analyses mécaniques et énergétiques à l'échelle microstructurale. Pour accéder simultanément aux informations cinématiques et thermiques à l'échelle la plus fine possible actuellement, celle des grains d'un polycristal, des mesures de champs de température par thermographie infrarouge et de champs de déformation par corrélation d'images numériques sont donc mises en œuvre au sein d'un dispositif original de couplage des deux techniques. Ce dispositif permet alors une étude simultanée des champs de température et de déformation d'un acier inoxydable austénitique 316L sous sollicitations uniaxiales monotones et cycliques.

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Dang-Hoang, Thong. "Rupture et endommagement d’un assemblage boulonné : approche expérimentale et simulation numérique". Thesis, Lille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LIL10066/document.

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Ce travail porte sur l’étude de la rupture et de l’endommagement d’un assemblage boulonné constitué de tôles minces en alliage d’aluminium 6082 T6, d’épaisseur e=2 mm, en simple recouvrement. Plusieurs configurations d’assemblages (nombre et disposition des fixations) sont étudiées dans le cas de sollicitations monotones, en analysant les effets de bord. L’influence du couple de serrage et du jeu fonctionnel sera pris en compte pour l’étude du comportement global de la liaison. Une approche expérimentale a été mise en oeuvre pour analyser la chronologie des mécanismes d’endommagement en utilisant simultanément la technique d’émission acoustique (EA) et la mesure des champs par corrélation d’images digitales (CID). La technique EA a permis de suivre les évolutions des activités acoustiques avec une technique de localisation planaire en permettant de mieux cerner l’amorçage et la propagation des fissures. La technique CID confirme les scénarios d’endommagement en évaluant le champ des déformations en tout point au voisinage de la fixation. La simulation numérique par éléments finis a été utilisée afin de prédire le comportement global de ces assemblages. Les calculs sont réalisés en 3D en utilisant des éléments solides et des éléments coques et sont entrepris aussi bien en élastoplasticité sans endommagement qu’avec endommagement. La prédiction de l’endommagement a été correctement réalisée en utilisant deux modélisations : une modélisation découplée selon le modèle de Latham et Cockroft et une modélisation couplée basée sur le modèle de Gurson modifié
This study focuses on the study of fracture and damage of a bolted assembly made up of thin sheets of aluminum alloy 6082 T6, thickness e= 2 millimeters, in single recovery. Several configurations of assemblies (number and arrangement of fasteners) are studied in monotonous solicitations, analyzing the effects of board. The influence of torque and clearance will be considered for the study of the behavior of the link. An experimental approach was implemented to analyze the sequence of damage mechanisms simultaneously using the technique of acoustic emission (AE) and measurement of fields by digital image correlation (DIC). EA Technology has tracked the evolution of acoustic activities by planar localization to better identify the initiation and propagation of cracks. The DIC technique confirms the damage scenarios evaluating, the deformation field at any point near the fastener. The finite element technique was used to predict the overall behavior of these assemblies. The calculations are performed in a 3D computer code using solid elements, shell elements and and are undertaken both in élastoplasticité without and with damage. The prediction of damage has been done using two models : modeling decoupled depending on the model of Latham and Cockroft and coupled modeling based on the model of Gurson modified

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Racine, Aude. "Influence de l'orientation des hydrures sur les modes de déformation, d'endommagement et de rupture du Zircaloy-4 hydruré". Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2005. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00002307.

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Le Zircaloy-4 est un alliage de zirconium utilisé dans la fabrication des tubes de gainage de combustible nucléaire. Durant la période de fonctionnement, l'oxydation des tubes par l'eau du circuit primaire engendre une diffusion d'hydrogène dans le Zircaloy qui peut ensuite précipiter sous forme d'hydrures de zirconium selon la limite de solubilité de l'hydrogène dans le zirconium à la température considérée. La fragilisation induite par la précipitation d'hydrures dépend de nombreux paramètres, notamment de la teneur en hydrogène et de l'orientation des hydrures par rapport à la sollicitation. Ce travail de thèse a consisté à étudier l'influence de la présence d'hydrures radiaux pour deux teneurs en hydrogène (200 et 500 ppm) à température ambiante, sur les modes de déformation, d'endommagement et de rupture du matériau dans sa finition industrielle, le Zircaloy-4 détendu. Pour cela, des essais de traction sur anneau ont été réalisés, au cours desquels la technique de corrélation d'images numériques a été utilisée pour accéder aux champs de déformation, à l'échelle globale (essais macroscopiques) ou à l'échelle locale (essais in-situ sous MEB). L'étude des champs de déformation macroscopique et des faciès de rupture nous permet de distinguer trois classes parmi les différentes configurations étudiées : d'abord, les échantillons dont la rupture est ductile, ceux pour lesquels elle est fragile et enfin ceux dont la rupture est fragile après déformation ductile. Les champs de déformation locaux en revanche ne sont pas notablement modifiés par la présence d'hydrures. Certaines informations issues des champs de déformation macroscopique ainsi que des données quantitatives sur la distribution d'orientation des hydrures obtenues par analyse d'images, ont permis de formuler un critère de rupture pour le matériau hydruré à 200 ppm. Ce critère basé sur la mécanique de l'endommagement non-couplé permet de reproduire les courbes de comportement obtenues expérimentalement pour les trois distributions d'orientation des hydrures étudiées.

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Robert, Thierry. "Modélisation continue de signaux non-stationnaires à ruptures brutales". Toulouse, INPT, 1996. http://www.theses.fr/1996INPT009H.

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Ce manuscrit traite de l'evolution des parametres autoregressifs le long d'une rupture spectrale dans l'optique d'une surveillance continue de processus en evolution. Les premier et deuxieme chapitres sont consacres a l'evolution des coefficients autoregressifs le long de differentes ruptures, dans l'hypothese ou la fonction de correlation du signal est parfaitement connue, ou bien, dans la mesure ou on peut faire une moyenne d'ensemble. Dans le troisieme chapitre, on considere le probleme de l'estimation de la fonction de correlation et l'influence que cela a sur l'evolution des parametres, lorsqu'on n'a acces qu'a une seule realisation du processus etudie. Dans le quatrieme chapitre, on fait l'etude d'un outil specifique des signaux non-stationnaires: la modelisation autoregressive evolutive. Afin de rendre cette modelisation plus performante en presence d'une rupture spectrale, nous utilisons des fonctions de base a transitions brutales. Dans le cinquieme chapitre, nous etudions de nouveaux coefficients, les poles evolutifs de kamen et leur comportement en presence d'une rupture spectrale. Enfin, le sixieme chapitre permet de valider l'utilisation des diverses modelisations envisagees dans ce manuscrit, dans un contexte de classification continue de signaux presentant une rupture brutale

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Bruzy, Nicolas. "Couplage entre plasticité et transformation de phase dans le Fer : Étude par corrélation d’images et modélisation". Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2018. http://www.theses.fr/2018ECDN0056/document.

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Les propriétés mécaniques des alliages de fer sont largement conditionnées par leur microstructure et la population de défauts locaux qu’elle contient. Comme il s'agit d'un moment de forte interaction entre ces deux éléments, l'étude des transformations α-γ et γ-α du fer mérite une attention particulière. Outre le passage d'une structure cristalline cubique centrée à une structure cubique faces centrées – donc de compacités différentes –,elles sont associées à une réduction des paramètres de maille. Le changement de volume correspondant est responsable de déformations mécaniques locales autour des sites de germination. La technique de corrélation d'images numériques(CIN) s'est montrée fiable pour ce qui est de calculer des champs cinématiques à l'échelle de quelques grains. Dans ce travail, elle est adaptée à la capture de localisations de la déformation pendant les transformations allotropiques. Un banc expérimental est conçu pour obtenir des images haute résolution avec un contrôle fin des sollicitations thermiques. Des essais de validation sont d'abord effectués sur du fer industriel. Puis des échantillons de fer haute pureté sont ensuite soumis à des cycles de transformation α-γ-α et les champs de déformation correspondant sont calculés par CIN. Associés à l'acquisition des orientations initiales et finales, ils sont utilisés pour valider les mécanismes de transformation proposés dans la littérature. En parallèle, un modèle, écrit en petites déformations, est construit en incorporant des composants liés à la transformation dans une fonctionnelle dont les conditions de stationnarité sont équivalentes au problème thermomécanique à résoudre. Les incréments des variables internes, incluant glissements plastiques et fractions volumique transformées, sont obtenus en minimisant cette fonctionnelle
Mechanical properties of iron-based alloys are largely conditioned by their microstructure and the population of local defects inside this microstructure. As it is a moment of massive interplay between these two elements, the study of the α-γ and γ-α transformations in iron is of particular interest. Besides a change from a body-centered cubic to a face-centered cubic crystal structure – and thus a change in compacity –, they lead to a lattice parameter reduction. The corresponding change in volume is responsible for local mechanical deformations around transformation sites. Digital Image Correlation (DIC) technique has been proven reliable to compute kinematic fields at the scale of a few grains. In the present work, an adaptation of this technique to the observation of strain localizations induced by the formation of a new phase is proposed. A home-made device is designed to obtain high resolution images and to control heating and cooling. Tests are first conducted on industrial iron to assess the viability of the procedure. High-purity iron samples are then submitted to α-γ-α transformation cycles and the associated strain fields are computed. In combination with the acquisition of initial and final orientations they are used to validate transformation mechanisms proposed in the literature. In parallel, a model, written under the small strain format, is built by incorporating transformation related components into a power functional whose stationarity conditions are equivalent to the thermomechanical problem. In accordance with variational principles, the evolution of internal variables,including plastic slip increments and fraction of the material locally transformed, are computed through the minimization of the functional

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Loqmane, Hicham. "Études des champs cinématique et thermique pour l’analyse des effets dissipatifs associés à l’endommagement sous des sollicitations statiques et dynamiques simples et multiaxiales des matériaux composites stratifiés". Thesis, Lille 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LIL10095.

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Cette thèse s’inscrit dans une démarche originale pour les matériaux composites stratifiés (verre/époxy) consistant à développer des protocoles expérimentaux adaptés aux essais de fatigue classique et aux essais d’auto-échauffement multiaxiaux pour trois types de sollicitations: Traction, cisaillement pur et traction-cisaillement combinés via un montage Arcan. Ces protocoles permettent de traiter des bilans locaux d’énergie et s’appuient sur des techniques d’imagerie qualitative et quantitative, en combinant deux techniques d’imagerie: la première technique concerne la thermographie infrarouge par La méthode de lissage 2D permettant d’étudier séparément les effets dissipatifs, et les effets thermoplastiques. Les effets dissipatifs sont les responsable de l’endommagement par fatigue de la structure. La corrélation d’images digitales a permis d’accéder aux champs cinématiques pour pouvoir estimer l’énergie de déformation localement mise en jeu sur un cycle de chargement, et de la comparer à l’énergie dissipée. Une étude qualitative a été faite sous tomographe pour caractériser les mécanismes de d’endommagement suite à un essai de fatigue pour les trois types de sollicitation
In this thesis the original approach for laminated composite materials (glass / epoxy) of developing experimental protocols adapted to test conventional fatigue and self-heating tests in multiaxial for three types of loading: traction, pure shear and combined tensile shear using Arcan mounting. This method has been adapted to rapid determination of damage threshold of laminate composites. These protocols allow to deal with local energy balance and are based on qualitative and quantitative image processing techniques. It combines two image processing techniques: Infrared thermography method and digital image correlation. The Infrared thermography method through 2D smoothing allowsstudying separately dissipative effects which are related to for fatigue damage of the structure and thermoelastic effects accompanying self-heating tests. While the digital image correlation gives access to kinematic fields and estimation of the strain energy locally into play on a loading cycle, and compare it to the energy dissipated. A qualitative study was made under tomography to characterize the mechanisms of damage during fatigue testing for the three types of stress

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El-Hajjaji, Abdellah. "Traitement numérique en 3D d'un couple d'images stéréo du satellite SPOT". Rouen, 1993. http://www.theses.fr/1993ROUES028.

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L'objectif de notre recherche est d'extraire les altitudes h d'une scène donnée prise en image sous deux angles différents donnés par le satellite SPOT. Dans ce but nous avons modélisé le mouvement du satellite et de son système optique afin de transformer les deux images initiales en images épipolaires, ce qui nous permettra de réduire le temps d'appariement et de trouver les pixels homologues avec succès. Pour la mise en correspondance, nous avons utilisé une technique qui est à base de la corrélation et de la programmation dynamique. Cette méthode nous a permet d'apparier 96 % des pixels homologues avec une erreur inférieure à 5 mètres. Ce problème de mise en correspondance reste toujours ouvert
The aim of our research was to extract the level h of a precise landscape taken over two differents angles by the satellite SPOT. To do so, we have modelised the movement of the satellite and his optical system to transform the two first images in another one, epipolar which will allow us to reduce the matching time and to find with success the equivalent pixels. For the pairing, we have utilised a technic wich is based on the corrolation and of the dynamic programming. This method was very satisfactory and allow us to match 96 % of the equivalent pixels, with an error of less than 5 meters, but the original problem is still a matter of research for complimentary studing

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Elmeguenni, Mohamed. "Effet de la triaxialité sur le comportement et la rupture du polyéthylène haute densité : approches expérimentales et numériques". Thesis, Lille 1, 2010. http://www.theses.fr/2010LIL10035.

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Dans un premier volet, une approche expérimentale basée sur des essais macroscopiques et des observations microscopiques (MEB et MO) ont permis de préciser la cause de l’endommagement du polyéthylène haute densité (PEHD) et sa sensibilité à la triaxialité des contraintes. Dans un deuxième volet, afin d’explorer des gammes de triaxialités de contraintesplus importantes, des éprouvettes fissurées ont été étudiées expérimentalement et ont permis de discuter de la pertinence des critères impliquant les concepts de la mécanique de la rupture ductile pour l’étude du PEHD. Pour étayer la discussion, deux approches énergétiques (intégrale J et EWF) de la mécanique de la rupture couplées à la technique de corrélation d’images digitales ont été examinées sur trois types d’éprouvettes (SENB, CT et DENT). Enfin, un troisième volet avait pour objet d’examiner la pertinence de modèles issus de la mécanique de l’endommagement ductile par croissance de vides pour prédire le comportement mécanique et l’endommagement du PEHD et ce, jusqu’à rupture. Une attention particulière a été portée aux effets de triaxialité des contraintes. Deux critères de coalescences ont été examinés selon deux approches complémentaires. Ces approches se sont avérées pertinentes dans le cas du PEHD. En effet, la confrontation des résultats numériques avec les résultats expérimentaux a montrée une bonne corrélation tant sur la réponse globale des éprouvettes axisymétriques entaillées (courbes contrainte vraie - variation de volume plastique - déformation vraie) et des éprouvettes de rupture (charge - déplacement) que sur la réponse locale des éprouvettes de rupture en terme de champs cinématiques
In a first part of this thesis, an experimental approach based on macroscopic measurements and microscopic observations (SEM and OM) led to a better understanding of damage mechanisms in high density polyethylene (HDPE) and its stress triaxiality sensitivity. In order to examine higher stress triaxiality values, cracked samples were experimentally examined in a second part. Based on the obtained results, the relevance of the fracture mechanics concepts to characterize the fracture toughness of HDPE was critically discussed. The investigation was performed using two well-known approaches of the fracture mechanics – J-integral and EWF – using different specimen configurations (SENB, CT and DENT). To gain insight into the strain field around the crack tip, digital image correlation method was used. The third part was focused on the demonstration of the relevance of ductile damage models (based on the void volume evolution as indicator of damage) to predict the mechanical and damage behaviour of HDPE and that, until complete failure. A special attention was paid on the stress triaxiality effects. Two failure criteria using complementary approaches were examined. These approaches were found relevant in the case of HDPE. Indeed, a good agreement was found between the numerical simulations and the experimental results in terms of overall response of axisymmetric samples (true stress-strain-volumetric response) and of cracked samples (load-displacement response) and in terms of local response corresponding to kinematics fields

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Toulouse, Tom. "Estimation par stéréovision multimodale de caractéristiques géométriques d'un feu de végétation en propagation". Doctoral thesis, Université Laval, 2015. http://hdl.handle.net/20.500.11794/26472.

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Les travaux menés dans cette thèse concernent le développement d’un dispositif de vision permettant l’estimation de caractéristiques géométriques d’un feu de végétation en propagation. Ce dispositif est composé de plusieurs systèmes de stéréovision multimodaux générant des paires d’images stéréoscopiques à partir desquelles des points tridimensionnels sont calculés et les caractéristiques géométriques de feu tels que sa position, vitesse, hauteur, profondeur, inclinaison, surface et volume sont estimées. La première contribution importante de cette thèse est la détection de pixels de feu de végétation. Tous les algorithmes de détection de pixels de feu de la littérature ainsi que ceux développés dans le cadre de cette thèse ont été évalués sur une base de 500 images de feux de végétation acquises dans le domaine du visible et caractérisées en fonction des propriétés du feu dans l’image (couleur, fumée, luminosité). Cinq algorithmes de détection de pixels de feu de végétation basés sur la fusion de données issues d’images acquises dans le domaine du visible et du proche-infrarouge ont également été développés et évalués sur une autre base de données composée de 100 images multimodales caractérisées. La deuxième contribution importante de cette thèse concerne l’utilisation de méthodes de fusion d’images pour l’optimisation des points appariés entre les images multimodales stéréoscopiques. La troisième contribution importante de cette thèse est l’estimation des caractéristiques géométriques de feu à partir de points tridimensionnels obtenus depuis plusieurs paires d’images stéréoscopiques et recalés à l’aide de relevés GPS et d’inclinaison de tous les dispositifs de vision. Le dispositif d’estimation de caractéristiques géométriques à partir de systèmes de stéréovision a été évalué sur des objets rigides de dimensions connues et a permis d’obtenir les informations souhaitées avec une bonne précision. Les résultats des données obtenues pour des feux de végétation en propagation sont aussi présentés. Mots clefs : Feux de forêt, stéréovision, traitement d’images, segmentation, multimodal.
This thesis presents the geometrical characteristics measurement of spreading vegetation fires with multimodal stereovision systems. Image processing and 3D registration are used in order to obtain a three-dimensional modeling of the fire at each instant of image acquisition and then to compute fire front characteristics like its position, its rate of spread, its height, its width, its inclination, its surface and its volume. The first important contribution of this thesis is the fire pixel detection. A benchmark of fire pixel detection algorithms of the litterature and of those that are developed in this thesis have been on a database of 500 vegetation fire images of the visible spectra which have been characterized according to the fire properties in the image (color, smoke, luminosity). Five fire pixel detection algorithms based on fusion of data from visible and near-infrared spectra images have also been developed and tested on another database of 100 multimodal images. The second important contribution of this thesis is about the use of images fusion for the optimization of the matching point’s number between the multimodal stereo images. The second important contribution of this thesis is the registration method of 3D fire points obtained with stereovision systems. It uses information collected from a housing containing a GPS and an IMU card which is positioned on each stereovision systems. With this registration, a method have been developed to extract the geometrical characteristics when the fire is spreading. The geometrical characteristics estimation device have been evaluated on a car of known dimensions and the results obtained confirm the good accuracy of the device. The results obtained from vegetation fires are also presented. Key words: wildland fire, stereovision, image processing segmentation, multimodal.

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Puyo-Pain, Matthieu. "Comportement mécanique d'assemblages de composites 2D SiCf/SiC brasés par un joint à base-silicium : mesures de champs par corrélation d'images numériques en conditions extrêmes". Bordeaux 1, 2004. http://www.theses.fr/2004BOR12905.

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L'assemblage de CMC est une solution adaptée pour élaborer des structures complexes dans le domaine aéronautique. Pour les matériaux céramiques, des joints à base silicium (BraSiC) sont requis. Afin d'établir des lois de comportement des assemblages, les propriétés mécaniques du joint sont nécessaires. Leur détermination pose des difficultés car ces matériaux ne sont disponibles que sous de faibles volumes, et possèdent une rigidité élevée. Il est montré que la technique de corrélation d'images permet de déterminer les champs cinématiques dans les conditions extrêmes rencontrées dans les joints céramiques. Les constantes élastiques du joint sont identifiées par comparaison des mesures et des calculs par éléments finis. La rupture du joint est analysée par une approche probabiliste, et un modèle de propagation des fissures est proposé. Les propriétés du BraSiC permettent d'interpréter la ruine de structures CMC-BraSiC-CMC et de proposer des scenarii d'endommagement.

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Wang, Linlin. "Micromechanical experimental investigation and modelling of strain and damage of argillaceous rocks under combined hydric and mechanical loads". Palaiseau, Ecole polytechnique, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/docs/00/79/49/00/PDF/these_linlin_WANG.pdf.

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Ce mémoire présente l'étude expérimentale et la modélisation à l'échelle microscopique du comportement hydromécanique des argilites, roche hôte potentielle pour le stockage souterrain des déchets radioactifs. Le champ de déformation est mesuré par microscopie électronique à balayage environnementale et corrélation d'images numériques. En premier lieu, on étudie le cas du chargement hydrique pur. Le champ de déformation obtenu est très hétérogène, et montre une anisotropie. La non-linéarité de déformation pour HR élevée est le résultat combiné d'une fissuration et d'un gonflement non-linéaire de la phase argileuse dû à des mécanismes différents selon humidité relative (HR). On constate une déformation irréversible lors d'un cycle hydrique, ainsi qu'un réseau de microfissures localisées dans la phase argileuse ou aux interfaces grain-matrice. Ensuite, on étudie le cas du chargement combiné hydrique et mécanique dans le MEBE. Trois types de bandes de déformation apparaissent au cours du chargement mécanique : horizontales (compaction), verticales (fissuration), et inclinées (cisaillement). Les bandes de cisaillement apparaissent plus tôt à HR plus élevée. Finalement, le matériau sous chargement hydrique est modélisé comme un composite constitué par de inclusions non gonflantes au sein d'une matrice gonflante. On calcule d'abord le champ de contrainte interne dû aux interactions inclusion-matrice ainsi qu'au gradient d'humidité, et ensuite la déformation globale. On en dérive un modèle micromécanique du type du problème d'Eshelby. De plus, des modélisations 2D aux éléments finis sont effectuées
The hydromechanical behavior of argillaceous rocks, which are possible host rocks for underground radioactive nuclear waste storage, is investigated by means of micromechanical experimental investigations and modellings. Strain fields at the micrometric scale of the composite structure of this rock, are measured by the combination of environmental scanning electron microscopy, in situ testing and digital image correlation technique. The evolution of argillaceous rocks under pure hydric loading is first investigated. The strain field is strongly heterogeneous and manifests anisotropy. The observed nonlinear deformation at high relative humidity (RH) is related not only to damage, but also to the nonlinear swelling of the clay mineral itself, controlled by different local mechanisms depending on RH. Irreversible deformations are observed during hydric cycles, as well as a network of microcracks located in the bulk of the clay matrix and/or at the inclusion-matrix interface. Second, the local deformation field of the material under combined hydric and mechanical loadings is quantified. Three types of deformation bands are evidenced under mechanical loading, either normal to stress direction (compaction), parallel (microcracking) or inclined (shear). Moreover, they are strongly controlled by the water content of the material: shear bands are in particular prone to appear at high RH states. In view of understanding the mechanical interactions a local scale, the material is modeled as a composite made of non-swelling elastic inclusions embedded in an elastic swelling clay matrix. The internal stress field induced by swelling strain incompatibilities between inclusions and matrix, as well as the overall deformation, is numerically computed at equilibrium but also during the transient stage associated with a moisture gradient. An analytical micromechanical model based on Eshelby's solution is proposed. In addition, 2D finite element computations are performed. Results are discussed in relation with experimental observations

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Barkia, Bassem. "Viscoplasticité à l'ambiante du titane en relation avec ses teneurs en oxygène et hydrogène". Palaiseau, Ecole polytechnique, 2014. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01137807/document.

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L’objectif de la thèse est l’étude aux échelles macro, méso et microscopique des effets des interstitiels (oxygène et hydrogène) en solution sur le comportement viscoplastique à la température ambiante du titane. Les essais macroscopiques de traction, saut de vitesse, relaxation et fluage ont montré une anisotropie de comportement liée à la présence d’une texture cristallographique assez marquée et à la diversité des mécanismes de déformation plus ou moins activés selon le sens de sollicitation. On note un effet durcissant de l’oxygène et un effet plus discret de l’hydrogène qui se manifeste surtout à l’entrée de plasticité (durcissement ou adoucissement, selon le sens de sollicitation) et en fluage (accélération ou ralentissement du fluage selon le niveau de contrainte). En outre, l’oxygène semble être à l’origine de phénomènes de vieillissement statique et accentuer les effets de vieillissement dynamique. Les données expérimentales ont permis d’identifier une loi de comportement viscoplastique anisotrope avec le code ‘Zébulon’. Toutefois, le modèle macroscopique reste incapable de bien simuler certains aspects de l’anisotropie du comportement des matériaux raison pour laquelle il a été décidé de s’orienter vers un modèle de plasticité cristalline. Afin d’alimenter ce modèle et d’étudier les effets des interstitiels sur les seuils d’activation des divers systèmes de glissement et de maclage, des essais interrompus de traction ont étés menés sous MEB et sous microscope optique pour différentes teneurs en oxygène et différentes directions de sollicitation. Ces essais montrent que le glissement prismatique est le mode de déformation principal, mais qu’une sollicitation dans le sens travers et une baisse de la teneur en oxygène favorisent le glissement basal et le maclage. Les cissions critiques des différents systèmes de glissement augmentent avec la teneur en oxygène. Les essais sous MEB ont également permis de calculer les champs de déformations locales par corrélation d’images numériques et de caractériser l’hétérogénéité de la déformation. Les coefficients de Lankford ainsi obtenus sont plus grands dans le sens travers et dans le matériau plus riche en oxygène. Une tendance à la déformation par glissement aux joints de grain conduisant finalement à un endommagement intergranulaire a été mise en évidence. Un modèle de plasticité cristalline « en champ moyen » a été identifié pour les matériaux de base. Il rend assez bien compte de leur comportement viscoplastique anisotrope. Des observations en microscopie électronique à transmission post-mortem de lames minces issues des éprouvettes déformées en fluage montrent que l’oxygène rend les dislocations plus rectilignes, coplanaires et parallèles avec un caractère vis dominant, ce qui suggère que l’oxygène augmente la friction de réseau et rend le glissement dévié plus difficile. La direction de sollicitation influence les modes de la déformation : on note plus de glissement pyramidal et de dislocations de type après traction dans le sens travers, ce qui est en accord avec les observations à échelle mésoscopique
The aim of the thesis is to study at the macroscopic, mesoscopic and microscopic scales, the effects of interstitials contents (oxygen and hydrogen) on titanium viscoplasticity at room temperature. At the macroscopic scale, the behavior was studied by tensile tests, strain rate jumps, relaxation and creep tests along to the rolling direction and the transverse direction. The materials show an anisotropic behavior due to a marked crystallographic behavior and a variation of the deformation modes when changing the loading direction. We note a hardening effect of oxygen and a discrete effect of hydrogen especially in the beginning of the plastic flow and during creep. The activated deformation mechanisms were observed in real time during in-situ tensile tests under an optical microscope or under SEM preceded by EBSD measurements of crystal orientations and accompanied by measures of local deformation fields and strain heterogeneity by digital image correlation. The tests highlight the predominance of prismatic glide. A solicitation along the transverse direction and an increase in the oxygen content promotes the basal glide and twinning. The critical resolved shear stresses of different slip systems increases with increasing oxygen contents. The analysis was also based on TEM observations of dislocations arrangements and twinning. The experimental data were used to identify a mean-field crystal viscoplasticity model

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Tran, Thi Phuong Huyen. "Étude expérimentale de la localisation de la déformation par corrélation d’images sur un analogue de roche soumis à différentes conditions de chargement triaxiaux". Thesis, Université Côte d'Azur (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016AZUR4083/document.

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Resumen

Ce travail présente une caractérisation expérimentale de la localisation de la déformation et la rupture sur un matériau synthétique analogue de la roche dans différentes conditions de chargement axisymétrique. L’évolution de la localisation de la déformation a été caractérisée par la technique de corrélation d’images bidimensionnelle. Deux gammes d’essais en compression et en extension ont été réalisées à différentes pressions de confinement Pc. Profitant de la technique DIC et de la caractérisation détaillée des propriétés constitutives de GRAM1 par Mas et Chemenda (2014; 2015), nous montrons que l'initiation de la localisation des bandes de déformation est précédée par la déformation élastique uniforme puis la déformation élasto-plastique. La localisation de la déformation est initiée dans le régime de dilatance (la dilatance β est positive) et d’adoucissement (le module d’écrouissage h est négatif). Au cours de l'évolution du chargement, la déformation à l'intérieur de la bande de localisation de la déformation devient compactive (β <0) et est accompagnée par un durcissement du matériau (h> 0). Ceci provoque dans un premier temps l’élargissement de la bande puis l’apparition de nouvelles bandes qui se forment successivement. La formation de ces nouvelles bandes provoque un ralentissement de la déformation dans les bandes préexistantes, ce qui densifie progressivement le réseau. Dans les essais en extension axisymétrique, les fractures se forment perpendiculaires à la contrainte principale mineure σ3 sous un état de contrainte extensif à faible Pc puis compressif quand Pc augmente. Nos résultats présentent une transition continue de la fracture extensive à la fracture cisaillante avec une augmentation de la contrainte compressive. Ceci est en accord avec les résultats obtenus pour les essais en extension réalisées sur des roches naturelles (Ramsey et Chester, 2004 ; Bobich 2005)
This work presents an experimental characterization of the strain localization and the rupture on a granular rock analogue material under different conditions of axisymmetric loading. The evolution of the strain localization was characterized by the two-dimensional image correlation technique. Two series of triaxial compression and extension tests were carried out at different confining pressure Pc. Taking advantage of the DIC technique and detailed characterization of GRAM1’s constitutive properties by Mas and Chemenda (2014, 2015), we show that the initiation of deformation localization bands is preceded by the uniform elastic and then elasto-plastic deformation. The strain localization is initiated in the dilatant regime (positive dilatancy factor β) and strain-softening (negative hardening modulus h). During the band evolution, the deformation within it becomes compactive (β<0) and is accompanied by the material hardening (h>0), which causes the band to widen and new bands to form successively. The formation of new bands causes a slowing down the deformation within the prior bands, which makes the progressively densified band network to continuously evolve. In axisymmetric extension tests, the fractures are formed perpendicular to the minor principal stress σ3 in an extensive stress state at low Pc then compressive when Pc increases. Our results show a continuous transition from the extensive fracture to shear fracture with an increase of compressive stress. This is suitable of the results obtained for extension tests performed on natural rocks (Ramsey and Chester, 2004; Bobich, 2005)

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De, Freitas Alves Talita. "Thermomechanical behaviour of bituminous lavers containing rigid inserts for eRoads". Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2022. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-03920982.

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En général, quatre facteurs doivent être pris en compte avec précision et simplicité lors de la conception des chaussées souples : le trafic et la charge, les conditions environnementales, les propriétés des matériaux et les critères de défaillance (HUANG, 2004). L'inclusion de technologies de charge de véhicules en mouvement à l'intérieur des infrastructures routières modifie non seulement la disposition commune des couches, mais également la réponse globale de la structure aux sollicitations thermiques et mécaniques. Afin de quantifier l'impact de ces inclusions sur les performances des chaussées, cette étude propose des méthodologies à la fois numériques et expérimentales pour mesurer les évolutions de température, de contraintes et de déformations au sein des routes électrifiées (eRoads). Au moyen de simulations thermo-viscoélastiques transitoires en 2D en utilisant la Méthode des Éléments Finis (MEF), des profils routiers traditionnels et électrifiés ont été soumis aux fluctuations de température quotidiennes et au trafic.L'eRoad étudiée contient des rails électrifiés encastrés dans la couche de roulement bitumineuse, un cas particulièrement intéressant en raison de son exposition directe au trafic et au climat. La réponse des structures a été analysée et comparée à des valeurs admissibles couramment évaluées pour prédire l’endommagement. En laboratoire, un test thermique a été proposé pour évaluer les échantillons eRoad subissant des cycles chauds et froids au moyen de la technique de Corrélation d'Images Numériques (CIN). Les champs de déformation mesurés numériquement et expérimentalement conduisent à la même conclusion : les inserts rigides génèrent des contraintes supplémentaires le long de l'interface de l'unité de chargement et de la couche bitumineuse dues uniquement aux fluctuations quotidiennes de température. Le modèle thermo-viscoélastique proposé et le montage expérimental ont un grand potentiel pour évaluer des profils de chaussée innovants (eRoads inductives et conductrices)
In general, four factors need to be accurately and simply accounted for on the design of flexible pavements: traffic and loading, environmental conditions, materials properties and failure criteria (HUANG, 2004). The inclusion of charge-while-drive technologies inside road infrastructures modifies not only the common disposal of layers, but also the overall response of the structure to thermal and mechanical loadings. In order to quantify the impact of these inclusions on the performance of flexible pavements, this study proposes both numerical and experimental methodologies to measure temperature, stress and strain evolutions within electrified roads (eRoads). By means of transient 2-D FEM thermo-viscoelastic simulations, traditional and electrified road profiles were subjected to daily temperature fluctuations and to traffic.The eRoad studied contains electrified rails embedded in the bituminous wearing course, a case of particular interest due to its direct exposure to traffic and climate. The response of the structures was analysed and compared to admissible values commonly assessed to predict distresses. In laboratory, a thermal test was proposed to evaluate eRoad specimens undergoing warm and cold cycles by means of Digital Image Correlation (DIC) technique. The strain fields measured numerically and experimentally lead to the same conclusion: the rigid inserts generate additional strain along the interface of the charging unit and the bituminous layer solely due to daily temperature fluctuations. The thermos-viscoelastic model proposed and the experimental set-up have a great potential to assess innovative pavement profiles (inductive and conductive eRoads)

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Christnacher, Frank. "Etude de l'adaptation d'un système optique de reconnaissance de formes à un environnement sévère". Mulhouse, 1992. http://www.theses.fr/1992MULH0242.

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Ce travail a pour but d'étudier l'adaptation d'un système optique de reconnaissance de formes pour son application dans un environnement sévère. Cette étude a surtout été axée sur le développement d'une architecture optique rudimentaire mais adaptée è la détection d'un objet dans des conditions particulières. Après avoir étudié l'opération de corrélation optique et en particulier le problème des fausses alertes dues aux intercorrélations, un prétraitement optique par extraction des contours a été choisi pour réduire ces fausses alarmes. De nombreux types de filtres optiques d'extraction des contours utilisant la convolution ont été mis en oeuvre. Ainsi des filtres originaux ont été réalisés et une méthode simple de simulation de la réponse de ces filtres, à partir de leur description mathématique, a été développée. Un système optique a été réalisé dans lequel les deux opérations sont effectuées simultanément. Le système a en partie été intégré puisque nous avons pu réaliser les deux opérations en plaçant le filtre de corrélation dans le même plan que le filtre d'extraction de contours, ce qui réduit l'encombrement de moitié. Enfin, des méthodes ont été trouvées pour réduire le bruit optique (engendré par la superposition des filtres) dans le plan de sortie et par la même augmenter le rapport signal/fond du pic de corrélation

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Akiki, Rana. "Développement d'un outil numérique pour la prévision de la fissuration d’une structure en béton de fibres sous impact". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLN056/document.

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Ce travail de recherche s'inscrit dans le cadre de la sécurité du transport et de manutention des colis de confinement de déchets nucléaires. Le but est de développer un outil numérique capable de simuler le comportement global d'une structure en béton de fibres soumise à des sollicitations dynamiques. Il permet également d'accéder à des informations plus locales telle que la fissuration, tant en terme de trajet que d'ouverture de fissures. Pour ce faire, un ensemble d'essais mécaniques est réalisé afin de mieux comprendre les mécanismes d'endommagement et de fissuration du matériau sous sollicitations quasi-statique et dynamique. Le modèle capable de capturer à l'échelle globale les non-linéarités liées à la fissuration de la structure dans un cadre continu est détaillé. Les paramètres associés à la loi de comportement sont identifiés via une procédure d'identification basée sur les données expérimentales des essais conduits. La détermination de l'énergie de fissuration en dynamique est investiguée et la part inertielle structurelle de celle-ci est soulignée. Deux méthodes de post-traitement numérique des résultats des simulations numériques globales permettant d'accéder à des informations plus fines à l'échelle locale, en termes de trajet et d'ouverture de fissure, sont détaillées. Une étude d'une poutre en béton fibré soumis à un chargement de flexion 1-point dynamique post-traitée avec les deux approches est présentée. Les résultats du post-traitement numérique sont comparés à ceux obtenus expérimentalement par corrélation d'images numériques
The research work falls within the framework of the transportation and handling safety of radioactive waste containment packages. The goal is to develop a numerical tool capable of simulating the overall behaviour of a fiber concrete structure subject to a dynamic loading. It also gives access to more local information such as cracking, both in terms of path and opening. To do this, a set of mechanical tests is carried out in order to better understand the mechanisms of damage and cracking of the material under quasi-static and dynamic loading. The model capable of capturing on a global scale the non-linearities related to the cracking of the structure in a continuous framework is detailed. The parameters associated with the material constitutive law are identified via an identification procedure based on the experimental data of the conducted tests. The determination of dynamic cracking energy is investigated and the structural inertial part of this is underlined. Two numerical methods used to post-process the results of the global numerical simulations, giving access to finer information at the local scale, in terms of path and crack opening, are detailed. The study of a fiber-reinforced concrete beam subjected to a dynamic 1-point bending loading, post-processed with the two approaches, is presented. The results of the numerical post-processing are compared with those obtained experimentally by correlation of digital images

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Fauchille, Anne-Laure. "Déterminismes microstructuraux et minéralogiques de la fissuration induite par dessiccation dans les argilites de Tournemire : apports couplés de la pétrographie quantitative et de la corrélation d'images numériques". Thesis, Poitiers, 2015. http://www.theses.fr/2015POIT2252/document.

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Ce travail de thèse s’est inséré dans la problématique du stockage de déchets radioactifs en formation argileuse profonde. Il porte en particulier sur l’étude de la fissuration hydrique induite par la désaturation et resaturation de la roche en paroi des galeries de la station expérimentale de Tournemire (Averyon, France). Cette étude a visé à identifier les déterminismes microstructuraux et minéralogiques de la fissuration hydrique des argilites de Tournemire, en couplant au laboratoire la Corrélation d’Images Numériques (CIN) et la Microscopie Electronique à Balayage (MEB). Deux échantillons d’argilite de Tournemire ont été soumis à des variations d’humidités différentes par chocs et par paliers progressifs. La CIN a permis de mettre en évidence l’influence de l’humidité et de la teneur en eau sur l’amplitude de l’ouverture des fissures et des déformations à différentes échelles. Cette étude a également permis de mettre en lumière l’influence du chargement hydrique sur l’organisation des réseaux de fractures. Une cartographie minéralogique sur un champ plurimillimétrique en haute résolution a été également mise en œuvre au MEB sur ces deux échantillons d’argilites. Cette cartographie a permis d’apporter des données qualitatives et quantitatives sur l’anisotropie microstructurale et minéralogique de la roche argileuse et de proposer une estimation de la surface élémentaire représentative du système grain/matrice pour des zones à tendance argileuse.Le couplage de la CIN avec le MEB a révélé l’importance des hétérogénéités microstructurales relatives à la proportion, taille, élongation et orientation moyennes des inclusions rigides présentes dans la matrice argileuse de la roche, sur la localisation des fissures hydriques
This study is included in the issues of a nuclear waste storage in deep geological clay formations. It concerns the cracking phenomenon due to desaturation and saturation processes of the argillaceous medium on gallery walls of the Underground Laboratory of Tournemire (Aveyron, France). The work presented here aims to identify in laboratory the different mineralogical factors which control the cracking generated by humidity variations, coupling two methods: the Digital Image Correlation (DIC) and the Scanning Electron Microscopy (SEM).Two clay rock samples were submitted to swelling/shrinkage processes by fast bumps or gradual humidity variations. The DIC method enabled to reveal the influence of humidity and water content on crack widths and deformations intensity to different scales. This study highlighted the part of humidity variations on evolution and width of crack networks while comparing the results obtained by different conditions of humidity variations.A mineralogical map was investigated on a millimeter field with high resolution on two clay rock samples. It allowed to: quantify the microstructural anisotropy of the rock, and estimate the size of a representative elementary surface of a microstructural system composed of coarse grains and clay matrix, for argillaceous areas.The DIC-SEM approach has shown the closed relation between the location of microstructural heterogeneities such as local proportion of coarse grains and clay matrix, medium size, length ratio and orientation of coarse grains, with the position of the hydric cracks

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Heinzmann, Raphael. "Acoustic and mechanical responses of stable and unstable crack propagation in PMMA". Electronic Thesis or Diss., Ecole centrale de Nantes, 2023. http://www.theses.fr/2023ECDN0028.

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Pour fournir des informations précieuses pour la conception d’algorithmes d’analyse de tests non destructif (NDT) robustes et fiables, la combinaison, de mesures acoustiques résolues en temps, de la corrélation d’images numériques(DIC), des mesures en volume ainsi que de l’analyse post mortem de surface de rupture appliquées à des expériences de fissuration en traction dans le but de localiser la source des emissions acoustiques, de détecter la pointe de fissure et de déterminer les complexités et la cinématique de la fissure, respectivement.Un dialogue entre l’activité acoustique,les variables d’état, les mécanismes de rupture et les faciès de rupture post mortem est établie au cours d’expériences modèles contrôlées produisant des événements AE de différentes natures.Le Poly(méthacrylate de méthyle) (PMMA), traditionnellement considéré comme la matériau modèle par excellence, est utilisé au regard ses caractéristiques distinctives : la capacité à présenter un mode de défaillance alternatif par le biais de la propagation d’une seule fissure, conduisant au développement de deux motifs distincts decroissance contrôlée de fissures. De plus, pour la première fois, un tel comportement de rupture cyclique matériau/structurel est examiné à travers le prisme de la mécanique de la rupture élastique linéaire (LEFM) en utilisant la corrélation d’images numériques (DIC) in-situ à haute vitesse (HS) et à ultra-haute vitesse (UHS). Lestaux de restitution d’énergie et les vitesses de fissuration au cours des expériences de ruptures ont déduits à partir de mesures en champ complet en utilisant l’expansion en série de Williams.Les surfaces de rupture post-mortem des échantillons ont été systématiquement analysées à l’aide de la microscopie optique. Ce travail fournit des données expérimentales clés pour une meilleure compréhension d’un cadre théorique unifié des instabilités de fissuration
To provide valuable information for the design of robust and reliable non destructive testing (NDT) algorithms, combined time resolved Acoustic Emission (AE), Digital Image Correlation (DIC), and in-volume measurements with post-mortem fracture surface analysis are applied to tensile cracking experiments fort he purpose of AE localization, crack tip detection,and determination of crack front complexities and kinematics, respectively. The complete picture of the link between AE activities, state variables, fracture mechanisms, and finger printson the post-mortem fracture surface is established during controlled model experiments producing AE events of different physical phenomena.Poly(methyl methacrylate) (PMMA), conventionally deemed an exemplary model material,presents an ideal material of interest dueto its distinctive feature: the capability to exhibitan alternative mode of failure through a single crack propagation, leading to the developmentof two distinct controlled crack growth patterns.Furthermore, for the first time, such material/structural cyclic fracture behavior is examinedthrough the lens of linear elastic fracturemechanics (LEFM) by using in-situ High-Speed(HS) and Ultra-High-Speed (UHS) DIC. Energyrelease rates and crack velocities during fracture experiments are derived from full-field measurements using Williams’ series expansion. Fracture surfaces of post-mortem samples have been systematically analyzed using optical microscopy.This work provides key experimental data regardingt he improved understanding of a unified theoretical framework of crack instabilities

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Affagard, Jean-Sébastien. "Identification des propriétés hyperélastiques des muscles de la cuisse à l'état passif : couplage des techniques de corrélation d'images aux techniques d'imagerie médicale". Phd thesis, Université de Technologie de Compiègne, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00975741.

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La compréhension du comportement musculaire est un champ d'investigation primordial dans divers domaines tels que le sport, le crash automobile et la médecine. Peu de techniques in vivo permettent aujourd'hui de caractériser les propriétés mécaniques du muscle. Aussi, l'objectif de ce travail est de développer une méthode d'identification in vivo à partir demesures de champs de déplacement. La méthode d'identification est composée de 3 étapes interdépendantes. La première consiste à réaliser une IRM de la cuisse pour segmenter manuellement différents tissus musculaires (quadriceps, ischios, gracilis et sartorius) et le tissu adipeux. Un comportement Néo-Hookéen est choisi pour modéliser le comportement hyperélastique (C10, D). Dans un second temps, un dispositif expérimental de compression est développé pour mesurer le champ de déplacement in vivo à partir des techniques d'imagerie échographique et de Corrélation d'Images Numériques. Finalement, une méthode inverse est mise en œuvre pour identifier les paramètres C10 et D de chaque tissu. Par le biais d'un exemple numérique, l'erreur sur les paramètres identifiés est évaluée. Les cartographies des champs de déplacement expérimentaux confirment les observations qualitatives obtenues sur les images échographiques et sont validées par les champs de déformation obtenus par approximation diffuse. Une faible erreur d'identification (C10<3%, D<7%) est obtenue à partir de l'exemple numérique, et les paramètres mécaniques identifiés sont en accord avec la littérature. Ces résultats valident la démarche inverse mise en œuvre qui permettra, à terme, de suivre l'évolution des pathologies et de mener des simulations prédictives.

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Jailin, Clément. "Projection-based in-situ 4D mechanical testing". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLN034/document.

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L'analyse quantitative de volumes 3D obtenus par tomographie permet l’identification et la validation de modèles. La séquence d’analyse consiste en trois problèmes inverses successifs : (i) reconstruction des volumes (ii) mesure cinématique par corrélation d'images volumiques (DVC) et (iii) identification. Les très longs temps d’acquisition nécessaires interdisent de capter des phénomènes rapides. Une méthode de mesures, Projection-based Digital Volume Correlation (P-DVC), raccourcit la séquence précédente en identifiant les quantités clés sur les projections. Cette technique réduit jusqu'à 2 le nombre de radiographies utilisées pour le suivi de l’essai au lieu de 500 à 1000. Cette thèse étend cette approche en réduisant la quantité d’informations acquises, rendant ainsi accessibles des phénomènes de plus en plus rapides et repoussant les limites de la résolution temporelle. Deux axes ont ainsi été développés : - d’une part, l'utilisation de différentes régularisations, spatiales et temporelles des champs 4D (espace/temps) mesurés généralise la méthode P-DVC (avec volume de référence) à l'exploitation d’une seule radiographie par étape de chargement. L’essai peut désormais être réalisé de façon continue, en quelques minutes au lieu de plusieurs jours; - d’autre part, la mesure du mouvement peut être utilisée pour corriger le volume reconstruit lui-même. Cette observation conduit à proposer une nouvelle procédure de co-détermination du volume et de sa cinématique (sans prérequis), ce qui ouvre ainsi de nouvelles perspectives pour l’imagerie des matériaux et médicale où parfois le mouvement ne peut pas être interrompu. Le développement de ces deux axes permet d’envisager de nouvelles façons de réaliser les essais, plus rapides et plus centrés sur l’identification de quantités clés. Ces méthodes sont compatibles avec les récents développements « instrumentaux » de la tomographie rapide en synchrotron ou laboratoire, et permettent de réduire de plusieurs ordres de grandeurs les temps d’acquisition et les doses de rayonnement
The quantitative analysis of 3D volumes obtained from tomography allows models to be identified and validated. It consists of a sequence of three successive inverse problems: (i) volume reconstruction (ii) kinematic measurement from Digital Volume Correlation (DVC) and (iii) identification. The required very long acquisition times prevent fast phenomena from being captured.A measurement method, called Projection-based DVC (P-DVC), shortens the previous sequence and identifies the kinematics directly from the projections. The number of radiographs needed for tracking the time evolution of the test is thereby reduced from 500 to 1000 down to 2.This thesis extends this projection-based approach to further reduce the required data, letting faster phenomena be captured and pushing the limits of time resolution. Two main axes were developed:- On the one hand, the use of different spatial and temporal regularizations of the 4D fields (space/time) generalizes the P-DVC approach (with a known reference volume) to the exploitation of a single radiograph per loading step. Thus, the test can be carried out with no interruptions, in a few minutes instead of several days.- On the other hand, the measured motion can be used to correct the reconstructed volume itself. This observation leads to the proposition of a novel procedure for the joint determination of the volume and its kinematics (without prior knowledge) opening up new perspectives for material and medical imaging where sometimes motion cannot be interrupted.end{itemize}The development of these two axes opens up new ways of performing tests, faster and driven to the identification of key quantities of interest. These methods are compatible with the recent ``hardware" developments of fast tomography, both at synchrotron beamlines or laboratory and save several orders of magnitude in acquisition time and radiation dose

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Tesis sobre el tema "Corrélation d'images numériques stéréoscopiques"

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