Descriptif

Objectif

Les techniques d’imagerie ont considérablement modifié notre quotidien au cours des années récentes. Elles ont également induit une mutation profonde de la mécanique expérimentale des matériaux et des structures. Ce cours vise à fournir quelques clés pour appréhender le comportement mécanique des matériaux avec ces nouveaux outils. On y décrit les principales techniques d’imagerie surfaciques et volumiques utilisées en mécanique expérimentale, mais aussi l’exploitation des informations contenues dans les images produites au moyen de méthodes d’analyse d’images. Celles-ci concernent d’une part la caractérisation des microstructures, i.e. de la répartition spatiale des constituants d’un matériau hétérogène, en vue d’utiliser cette information dans le cadre de méthodes analytiques ou numériques de changement d’échelle, abordées dans d’autres cours du master. D’autre part, il est possible d’extraire des images des indications qualitatives et quantitatives sur l’évolution des matériaux sous sollicitation. Les techniques associées, dites de mesure de champs, fournissent une quantité d’information infiniment plus riche que les mesures ponctuelles classiques, qu’il est possible de confronter avec des outils de simulation numérique, en vue d’identifier et valider des modèles de comportement des matériaux et des structures. Cette convergence entre mécanique expérimentale et numérique sera au cœur des méthodologies d’analyse multiéchelle des matériaux de demain.

Contenu

C1 et C2 - Iintroduction à l’imagerie. Principaux outils d’acquisition d’images (macro- et microscopie optique, microscopie électronique à balayage et en transmission, techniques analytiques, microtomographie aux rayons X, techniques de diffraction,…)

C3 - Traitement d’image : codage des images, filtrage, segmentation, introduction à la morphologie mathématique, analyse statistiques

C4 - Imagerie et changement d’échelle : liens avec les modèles théoriques et le calcul des microstructures

C5 et C6 - Mesure de champs cinématiques. Principales techniques « photomécaniques ». Corrélation d’images numériques. Nanoindentation.

Dans la mesure du possible, les cours magistraux seront illustrés par des démonstrations sur des dispositifs disponibles à Navier ou dans des laboratoires proches. L’évaluation du module se fera sous la forme d’un miniprojet comportant une partie bibliographique et une mise en œuvre expérimentale ou numérique.

Références bibliographiques

1.G. WASTIAUX, La microscopie optique, Tec&Doc, 1994

2.C. COLLIEX, La microscopie électronique, Puf, 1996

3.F. BRISSET (Ed.), Microscopie électronique à balayage et microanalyse, EDP Sciences, 2008

4.J. BARUCHEL et al., X-Ray tomography in material science, Hermes, 2000

5.CHERMANT et COSTER, Précis d’analyse d‘images, éditions du CNRS

6.J. SERRA, Image Analysis and Mathematical morphology, Academic press, 1982

7.S. TORQUATO, Random heterogeneous materials, Springer, 2001

8.HANDBOOK on EXPERIMENTAL MECHANICS, Kobayashi, Wiley, 1993

9.M. SUTTON, J.J. ORTEU and H. SCHREIER, Image correlation for shape, motion and deformation measurements, Springer 2009

10.M. GRÉDIAC et F. HILD, Mesures de champs et identification, Hermes Sciences, 2011.