Comptes Rendus
no. 1
Measuring stress intensity factors with a camera: Integrated digital image correlation (I-DIC)
[Mesure de facteurs d'intensité des contraintes avec une caméra : corrélation d'images numériques intégrée (CINI)]

Présenté par : Jean-Baptiste Leblond

François Hild1  ; Stéphane Roux2
1 LMT-Cachan, ENS de Cachan, CNRS UMR 8535, université Paris 6, 61, avenue du Président Wilson, 94235 Cachan cedex, France
2 Laboratoire surface du verre et interfaces, unité mixte de recherche CNRS/Saint-Gobain, 39, quai Lucien-Lefranc, 93303 Aubervilliers cedex, France
Comptes Rendus. Mécanique, Volume 334 (2006) no. 1, pp. 8-12.

Une nouvelle technique de corrélation d'images, dite « intégrée », est proposée. Couplée à l'identification d'un champ de déplacement d'un milieu élastique, elle permet de déterminer les facteurs d'intensité des contraintes en modes I et II. Cette technique est appliquée à un carbure de silicium lors d'un essai de préfissuration, en exploitant des images de microscopie optique dont la taille physique du pixel vaut 2 μm. Une fissure dont l'ouverture maximale est d'ordre 500 nm est identifiée et sa géométrie estimée. Les facteurs d'intensité des contraintes sont déterminés avec une incertitude bien inférieure à 10%.

A novel ‘integrated’ approach coupling image correlation and elastic displacement field identification provides a powerful and accurate tool to evaluate mode I and II stress intensity factors. This technique is applied to silicon carbide subjected to a sandwiched three-point bend test, using digital pictures obtained in optical microscopy where the pixel physical scale is about 2 μm. A crack whose maximum opening is 500 nm can be detected and its geometry identified. The toughness is determined well within a 10%uncertainty.

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DOI : 10.1016/j.crme.2005.11.002
Keywords: Rupture, Photomechanics, Brittle material, Toughness
Mot clés : Rupture, Photomécanique, Matériau fragile, Ténacité
François Hild 1 ; Stéphane Roux 2

1 LMT-Cachan, ENS de Cachan, CNRS UMR 8535, université Paris 6, 61, avenue du Président Wilson, 94235 Cachan cedex, France
2 Laboratoire surface du verre et interfaces, unité mixte de recherche CNRS/Saint-Gobain, 39, quai Lucien-Lefranc, 93303 Aubervilliers cedex, France 
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François Hild; Stéphane Roux. Measuring stress intensity factors with a camera: Integrated digital image correlation (I-DIC). Comptes Rendus. Mécanique, Volume 334 (2006) no. 1, pp. 8-12. doi : 10.1016/j.crme.2005.11.002. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/mecanique/articles/10.1016/j.crme.2005.11.002/

[1] B.R. Lawn Fracture of Brittle Solids, Cambridge Univ. Press, Cambridge, UK, 1993

[2] M.A. Sutton; S.R. McNeill; J.D. Helm; Y.J. Chao Advances in two-dimensional and three-dimensional computer vision, Photomechanics, Springer-Verlag, Berlin/New York, 2000, pp. 323-372

[3] S.R. McNeill; W.H. Peters; M.A. Sutton Estimation of stress intensity factor by digital image correlation, Eng. Fract. Mech., Volume 28 (1987), p. 1

[4] J. Réthoré; A. Gravouil; F. Morestin; A. Combescure Estimation of mixed-mode stress intensity factors using digital image correlation and an interaction integral, Int. J. Fract., Volume 132 (2005), pp. 65-79

[5] P. Forquin; L. Rota; Y. Charles; F. Hild A method to determine the toughness scatter of brittle materials, Int. J. Fract., Volume 125 (2004), pp. 171-187

[6] F. Hild, S. Roux, Digital image correlation: From measurement to identification (2005), submitted for publication

[7] T. Nose; T. Fujii Evaluation of fracture toughness for ceramic materials by a single-edge-precracked-beam method, J. Am. Ceram. Soc., Volume 71 (1988), pp. 328-333

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