Réalisation des essais

4.2.1.1 Contrôle de la déformation moyenne

Afin de pouvoir contrôler en permanence les paramètres de l’essai mécanique, une jauge d’extensométrie bidirectionnelle a été collée sur la face inférieure de l’éprouvette, en vis à vis du réseau micrométrique et ce pour tous les essais qui ont été réalisés. Ceci a permis de posséder pour chaque essai une valeur moyenne de référence de la déformation"x x(ainsi que de la déformation"yy) au centre de l’éprouvette à laquelle comparer les résultats expérimen- taux obtenus par la présente méthode. Ces jauges avaient une longueur utile de 4 mm est une largeur de 2 mm ce qui rend leur surface d’intégration bien supérieure au champ observé par la présente méthode.

4.2.1.2 Mouvements de corps rigide

Malgré toutes les précautions qui ont été prises lors de la conception et de la réalisation de la machine de traction miniature, des mouvements de corps rigides subsistent au cours d’un essai mécanique. Ceci a pu être constaté lors des premières tentatives d’essais in situ. Ces mouvements proviennent essentiellement de deux causes :

– en début d’essai, un rattrapage de jeu s’effectue conduisant à des mouvements de corps rigide dans les deux directions du plan ;

– en cours d’essai, les déplacements ne sont pas réellement symétriques dans la mesure où le capteur d’effort miniature se déforme ce qui conduit à un déplacement effectif du mors qui lui est solidaire moins important et à une translation de corps rigide résul- tante selon l’axe x (i.e. l’axe de traction) ; cet effet, négligeable pour des essais à l’échelle macroscopique, devient ici très perturbant ;

– en outre, et quand bien même les problèmes précédents ne seraient pas rencontrés, il est très délicat d’observer précisément le centre de l’éprouvette à cette échelle compte tenu des dimensions de celle-ci ce qui constitue une difficulté supplémentaire.

Compte tenu des phénomènes de corrélation spatiale du bruit soulevés au chapitre précé- dent, ce problème ne peut être ignoré.

Il a été choisi de corriger au fur et à mesure de l’essai ces mouvements de corps rigide. Pour cela, la zone observée sera choisie de manière à présenter un très léger défaut visuel (inclusion de l’acier par exemple) placé à l’un des coins de celle-ci. Par exemple, la figure4.6montre une image optique d’une telle zone présentant un défaut apparaissant plus sombre dans le coin en bas à droite. À chaque incrément de charge, l’éprouvette subit une déformation à laquelle s’ajoute un mouvement de corps rigide qui déplace ce repère visuel (voire, qui le fait sortir du champ d’observation). Il suffit alors à l’aide de la platine de déplacement du microscope interférométrique de ramener ce repère dans sa position initiale avant d’effectuer la mesure.

FIG. 4.6 : Vue optique de la zone observée avec le repère de recalage (en bas à droite).

Cette méthode de recalage manuel s’avère nécessaire dans la mesure où sans elle, le si- gnal se trouve complètement noyé dans le bruit corrélé. En outre, la valeur de déformation moyenne n’étant pas fortement affectée et, comme il a déjà été souligné, cette répartition étant déterministe, il est facile de lui attribuer une cause physique comme par exemple un effet de microplasticité, ces artefacts survenant très tôt au cours de l’essai, dans la zone élas-

tique linéaire. Ainsi, la figure4.7montre deux cartographies obtenues pour une déformation moyenne donnée par la jauge de 5,3×10−4_{(ce qui correspond à une contrainte normale se-} lon x d’environ 100 MPa) avec et sans recalage manuel. Il apparait nettement que le bruit est largement prépondérant pour la cartographie obtenue sans recalage tandis que les valeurs moyennes de déformations sont du même ordre de grandeur pour les deux cartographies.

-0,5 0 0,5 1 1,5

10 20 30 40 50

10

20

30

(a) Avec correction ("_{x xmoy = 5, 5 × 10}−4)

-6 -4 -2 0 2 4 6 8

10 20 30 40 50

10

20

30

(b) Sans correction ("_{x xmoy = 6, 7 × 10}−4)

FIG. 4.7 : Cartes de déformation "_{x x} pour une contrainte normale de 100 MPa et une dé- formation"_{x x} moyenne de 5,3×10−4 _{avec et sans correction des mouvements de} corps rigide (×10−3_).

En appliquant cette méthode pour chaque incrément de charge, on obtient une série d’images de la même zone déformée : ceci permet de s’affranchir des problèmes générés par les mouvements de corps rigide et, en outre, de garantir une mesure compatible avec la formulation lagrangienne des déformations.

4.2.1.3 Observation de la microstructure

Afin de pouvoir corréler les déformations obtenues avec la microstructure de l’acier au ni- veau de la zone observée, il est nécessaire de repérer cette dernière. En effet, le réseau masque complètement la surface de l’acier et, d’autre part, la visualisation de la microstructure au cours de l’essai perturberait le signal periodique (ce qui aurait pour effet d’augmenter le ni- veau de bruit voire de rendre la mesure impossible). On ne peut donc, contrairement à ce qui est fait en corrélation numérique d’images[46], observer la microstructure en même temps que s’effectue la mesure. La seule solution est alors d’observer cette dernière en temps différé et en particulier à l’issue de l’essai mécanique. Ceci est en effet possible dans la mesure où

les déformations étudiées ici restent faibles. On peut donc considérer que la microstructure n’évolue pas notablement au cours de l’essai.

Pour repérer cette zone, on procède comme suit : un indent de quelques dizaines de mi- cromètres de diagonale est pratiqué sur un des bords de l’éprouvette à l’aide d’un microdu- romètre. Il est ensuite aisé de répérer la position de la zone observée par rapport à cet indent en fin d’essai grace aux coordonnées de la platine de déplacement du microscope interféro- métrique en lumière blanche (fig.4.8).

Zone y_zone x_zone Repère (indent) x y

FIG. 4.8 : Repérage de la zone observée de l’éprouvette.

On dissout ensuite le réseau présent sur l’éprouvette avec de l’acétone avant de pratiquer une attaque chimique de l’acier (par immersion dans une solution alcoolique d’acide nitrique à 10 % pendant une dizaine de secondes). La microstructure de la zone étudiée peut alors être observée sous microscope par recalage par rapport au repère (avec une résolution de 1µm) et les joints de grains de la structure peuvent être dessinés sur les cartographies de déplacement.