Détermination des propriétés mécaniques de membrane céramique par corrélation d’images à haute température
Résumé
Le dimensionnement des futurs réacteurs chimique exploitant les propriétés de perméation des conducteurs mixtes ioniques et électroniques (MIECs) requiert la caractérisation de leur comportement mécanique sous différentes températures et atmosphères. La nécessité de réaliser les mesures dans des conditions de températures et d’atmosphère contrôlées favorise le recours à des méthodes de mesure sans contact telle que la corrélation d’images numérique pour la mesure de champs cinématique [1-4].Un essai de compression diamétrale, aussi appelé essai brésilien, a été mis en place à chaud (900°C). Les dimensions des membranes ne respectant par le ratio diamètre épaisseur préconisée par la norme de l’essai brésilien [5], le choix a été fait d’instrumenter cet essais par une caméra afin d’obtenir les champs cinématiques par corrélation d’images. Compte tenu du niveau de déformation maximal pouvant être atteint par les MIECs (et les céramiques en générales), de l’ordre de 10-4, les champs de déplacements dus à ces déformations ne peuvent être mesurés aisément de manière directe par corrélation d’image. En effet, si l’on se restreint à l’usage d’une caméra standard (5 mégapixels) l’amplitude des déplacements est du même ordre de grandeur que l’incertitude de mesure. Cependant, la prise en compte d’hypothèses acceptable sur le champ de déplacement mesuré et le recours à un algorithme d’identification inverse permet d’augmenter considérablement la précision des mesures [3-4]. L’utilisation de I-DIC permet de restreindre l’espace des solutions. De plus, la I-DIC ne nécessite plus une discrétisation de l’image en facettes de quelque dizaine de pixels de côté, mais peut être utilisée sur l’image entière, ce qui permet d’augmenter significativement la précision de la mesure. La solution analytique de l’essai brésilien [6] est ainsi utilisée lors de la corrélation d’images pour restreindre l’espace des champs cinématiques admissibles. Les champs de déplacement obtenus à chaque instant, et la connaissance de la force appliquée aux mêmes instants permettent alors d’identifier le module d’Young et le coefficient de Poisson.La méthode proposée est validée par une première campagne expérimentale sur des échantillons d’alumine dense dont les propriétés mécaniques sont connues [7] à température ambiante et à 900°C. La méthode est alors utilisée pour caractériser les propriétés mécaniques de quelques membranes conductrices mixtes.