Photoélasticimétrie

Publié le par Tipe Sagrada Familia (Félix & Sylvain)

Pour clôturer les manipulations, nous avons trouvé une expérience bien parlante.

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Certains matériaux, dont le PMMA (Plexiglas), possèdent des caractéristiques intéressantes. En effet, en plaçant une pièce en PMMA entre deux filtres polarisants, au lieux de voir un objet en plastique transparent, des raies irisées apparaissent. Celle-ci sont directement liées aux contraintes internes au matériau. Ce procédé peut permettre de discerner les contraintes internes d'une pièce, laissées par son procédé d'usinage, ou bien de suivre, observer les contraintes suite à l'application de forces sur la pièce.en plus d'être artistique !

 

 

Le phénomène se base directement sur la biréfringence et la photoélasticité du matériau. Une contrainte dans la pièce va modifier la polarisation de l'onde lumineuse la traversant. Le déphasage se traduit ensuite par une lumière colorée plutôt que blanche. Ainsi, une contrainte dans le matériau se décèle par l'apparition d'une irisation.Mais si la contrainte est uniforme, alors il n'y a pas de coloration. En effet, n'interfèrent alors pas entre-eux, et sont seulement en partie filtrés par les filtres polarisants.

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Une pièce uniquement sollicitée en compression se montre donc assombrie, mais non colorée.

 

 

C'est sur ce principe que nous démontrerons qu'il n'y a que de la compression dans un arc en chaînette. En réalisant une voûte en PMMA, avec des charges suffisamment élevées pour créer des contraintes dans le matériau, la photoélasticimétrie nous permettra de vérifier la nature des contraintes internes. Si la pièce est uniformément "colorée" (grise, assombrie), c'est que les contraintes de flexion/torsion sont négligeables.

 

 

 

 

 

Réalisation des pièces pour le test

 

 

Avec l'aide Fabrice (PFM) et de M. Engel, des pièces seront fabriquées par découpage laser, à partir de plaques de PMMA. Cette méthode, outre sa souplesse pour la fabrication de formes, permet d'obtenir une coupe précise et propre, sans contraindre le matériau. Voici un aperçu des deux pièces à fabriquer.Usinage2.jpg

Nous avons choisi un premier modèle élémentaire, pour avoir une première base de test. Le deuxième permet une généralisation avec des charges non centrées et de valeurs différentes. Le poids de la voûte (en PMMA) a été négligé, face aux charges appliquées (~30g vs 1kg => ~0,3N vs 9,81N)

Les appuis à la base sont dûs à notre cadre, qui se situe à 2,1cm de hauteur. La forces latérales sont donc éliminées à cette hauteur, et il ne subsiste que les composantes verticales.

 

 

Le guidage de la découpe est numérique. Il est donc nécessaire de pouvoir donner les instructions à la machine via un fichier numérique. Cette étape se déroule grâce à une modélisation de la pièce par un logiciel tel que ProEngineer.

 

 

Publié dans Maquette

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