Name: Mesure de la répartition de la souche Micro / Nano-scale à partir de Franges Moiré déchantillonnage (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-05-23T15:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 56 s
Description: Apprenez la technique de moiré d'échantillonnage pour mesurer les déformations micro/nanométriques en mécanique expérimentale. Cette méthode optique permet l'analyse bidimensionnelle des contraintes à partir d'une seule image.

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Ce travail a été soutenu par JSPS KAKENHI, les numéros de subvention JP16K17988 et JP16K05996 et par le Programme de promotion de l&#39;innovation stratégique interministérielle, unité D66, Mesure et analyse innovantes pour les matériaux structuraux (SIP-IMASM), exploité par le cabinet. Les auteurs sont également reconnaissants aux Drs. Satoshi Kishimoto et Kimiyoshi Naito au NIMS pour leur matériel CFRP.

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</ol>

Les auteurs n&#39;ont rien à dévoiler.

Dans la technique décrite, une étape difficile est la fabrication de grille ou de grille micro / nano-échelle (abrégée en grille) 26 si aucun modèle périodique n&#39;existe sur l&#39;échantillon. Le pas de la grille doit être uniforme avant la déformation car c&#39;est un paramètre important pour la mesure de déformation. Si le matériau est un métal, un alliage de métal, ou une lithographie en céramique, UV ou chauffage nanoimprimé (NIL) 27 , la lithographie par faisceau d...

Les mesures de déformation micro / nano-échelle sont essentielles pour évaluer les propriétés mécaniques, les comportements d&#39;instabilité, les contraintes résiduelles et les occurrences de fissures de matériaux avancés. Étant donné que les techniques optiques sont sans contact, à l&#39;échelle du champ et non destructives, diverses méthodes optiques ont été développées pour la mesure de la déformation au cours des dernières décennies. Au cours des dernières années, les techniques de mesure de déformation micro / nano-échelle comprennent principalement les méthodes moiré 1 , 2 , 3 , 4 , l&#39;analyse de phase géométrique (GPA) 5 , 6 , la transformation de Fourier (FT), la corrélation d&#39;image numérique (DIC) et L&#39;interférométrie électronique de type moucheté (ESPI). Parmi ces techniques, GPA et FT ne sont pas bien adaptés aux mesures de déformation complexes car il existe plusieurs fréquences. La méthode DIC est simMais impuissante contre le bruit, car le transporteur de déformation est aléatoire. Enfin, ESPI est fortement sensible aux vibrations. Parmi les méthodes de moiré micro / nano-échelle, les méthodes les plus couramment utilisées actuellement sont les méthodes de moiré de balayage par microscope, telles que le balayage d&#39;électrons moiré 7 , 8 , 9 , le moiré de balayage laser 10 , 11 et le microscope à force atomique (AFM) moiré 12 , Et certaines méthodes de moiré à base de microscope, telles que la méthode 13 , 14 , 15 de moiré numérique / chevauchement et la méthode de multiplication / moiré fractionnaire 16 , 17 . La méthode de moiré de balayage présente de nombreux avantages, comme un large champ de vision, un grand resoLa lution et l&#39;insensibilité au bruit aléatoire. Cependant, la méthode traditionnelle de moiré de balayage est incommode pour les mesures de déformation 2D, car il faut faire pivoter l&#39;étage d&#39;échantillonnage ou la direction de balayage de 90 ° et pour numériser deux fois pour générer des franges moirées dans deux directions 18 . La rotation et les processus de double balayage introduisent une erreur de rotation et prennent beaucoup de temps, influençant gravement la précision de mesure de la souche 2D, en particulier pour la souche de cisaillement. Bien que la technique de décalage temporel 19 , 20 puisse améliorer la précision de la mesure de déformation, elle nécessite du temps et un dispositif de déphasage spécial inadapté aux tests dynamiques. La méthode moiré d&#39;échantillonnage 21 , 22 présente une grande précision dans les mesures de déplacement et est maintenant principalement utilisée pour les mesures de déflexion sur les ponts lorsque les automobiles pcul. Pour étendre la méthode du moiré d&#39;échantillonnage aux mesures de la souche 2D à micro / nano-échelle, une méthode de multiplication de moiré reconstruit a été nouvellement développée à partir de franges moirées d&#39;échantillonnage de 2 pixels, dans lesquelles les mesures sont deux fois plus sensibles et le large champ de vision des La méthode de moiré à balayage est conservée. En outre, la méthode de moiré d&#39;échantillonnage par décalage spatial est également développée à partir de franges moirées à échantillonnage multi-pixels, ce qui permet des mesures de contraintes de haute précision. Ce protocole présentera la procédure détaillée de mesure de la contrainte et devrait aider les chercheurs et les ingénieurs à apprendre à mesurer la déformation, à améliorer les processus de fabrication des matériaux et des produits.

<table><tbody><tr><td>Polisseuse automatique</td><td>Marumoto Struers K.K.</td><td>LaboPol-30, Labor Force-100</td><td></td></tr><tr><td>Plastique renforcé de fibres de carbone</td><td>Mitsubishi Plastics, Inc.&nbsp ;</td><td></td><td></td>HYEJ16M95DHX1</tr><tr><td>Ordinateur</td><td>DELL Japan</td><td>VOSTRO</td><td>Peut être remplacé par un autre ordinateur avec langage de programmation C++</td></tr><tr><td>Logiciel d’enregistrement d’images</td><td>Lasertec Corporation</td><td>LMEYE7</td><td>Installé dans un microscope à balayage laser</td></tr><tr><td>Ion Coater</td><td>Japan Electron Optics Laboratory Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Microscope à balayage laser</td> JEC3000F <td>Lasertec Corporation</td><td>OPTELICS HYBRID</td><td></td></tr><tr><td>Nano-impression Dispositif</td> Japan <td>Laser Corporation&nbsp ;</td><td>EUN-4200</td><td>Peut être remplacé par un appareil de lithographie par faisceau d’électrons ou un dispositif de fraisage par faisceau d’ions focalisés</td></tr><tr><td>. Moule de nano-impression</td><td>SCIVAX Corporation</td><td>3.0&mu ; </td><td></td></tr><tr><td>Nano-impression personnalisée Resist</td><td>Toyo Gosei Co., Ltd&nbsp ;</td><td>PAK01</td><td></td></tr><tr><td>Solution de polissage</td><td>Marumoto Struers K.K.</td><td>DP-Spray P 15&mu ; m, 1&mu ; m, 0,25&mu ; m</td><td>Utilisation de la pipette grossière à fine</td></tr><tr><td></td><td>AS ONE Corporation</td><td>10mL</td><td></td></tr><tr><td>Papier de verre</td><td>Marumoto Struers K.K.</td><td>Feuille SiC #320, #800</td><td>Utilisation de la machine à revêtir par centrifugation à la finition</td></tr><tr><td></td><td>MIKASA Corporation</td><td>MS-A100</td><td></td></tr></tbody></table>

mesure de la répartition de la souche micro / nano-scale à partir de franges moiré d&#39;échantillonnage

Micro/Nano-scale Strain Distribution Measurement from Sampling Moir&#233; Fringes

Ce travail décrit la procédure de mesure et les principes d&#39;une technique de moiré d&#39;échantillonnage pour les mesures de déformation de micro-nano-échelle. La technique développée peut être réalisée de deux façons: à l&#39;aide de la méthode de moiré de multiplication reconstruite ou de la méthode de moiré d&#39;échantillonnage par décalage spatial. Lorsque le pas de la grille de l&#39;échantillon est d&#39;environ 2 pixels, des franges de moiré d&#39;échantillonnage de 2 pixels sont générées pour reconstituer un motif de moiré de multiplication pour une mesure de déformation. Les sensibilité au déplacement et à la contrainte sont deux fois plus élevées que dans la méthode de moiré de balayage traditionnel dans le même champ de vision large. Lorsque le pas de la grille de l&#39;échantillon est supérieur ou égal à 3 pixels, des franges moirées d&#39;échantillonnage multi-pixels sont générées et une technique de déphasage spatial est combinée pour une mesure de déformation complète. La précision de la mesure de la contrainte est sensiblement améliorée, et la mesure automatique des lots est facilement réalisable.Les deux méthodes peuvent mesurer les distributions de contraintes bidimensionnelles (2D) à partir d&#39;une image de grille à un seul plan sans faire tourner l&#39;échantillon ou les lignes de balayage, comme dans les techniques de moiré traditionnelles. À titre d&#39;exemple, les distributions de déplacement et de déformation 2D, y compris les souches de cisaillement de deux spécimens plastiques renforcés par des fibres de carbone, ont été mesurées lors de tests de flexion en trois points. On s&#39;attend à ce que la technique proposée joue un rôle important dans les évaluations quantitatives non destructives des propriétés mécaniques, des occurrences de fissures et des contraintes résiduelles d&#39;une variété de matériaux.

Les distributions de déplacement et de déformation en 2D de deux spécimens en plastique renforcé de fibres de carbone (CFRP) (# 1 et # 2) ont été mesurées selon le principe de formation de moiré 23 et le processus de mesure ( Figure 1 ). Les spécimens du CFRP étaient constitués de fibres de carbone K13D de 10-11 μm de diamètre et de résines époxy. La déformation du CFRP n ° 1 a été déterminée à l&#39;aide de la méthode du moiré à la m...

Une technique de moiré d&#39;échantillonnage mettant en vedette des méthodes d&#39;échantillonnage de 2 pixels et multi-pixels pour des mesures de distribution de contraintes de haute précision à la micro / nano-échelle est présentée ici.

Mesure de la répartition de la souche Micro / Nano-scale à partir de Franges Moiré d&#39;échantillonnage

This work describes the measurement procedure and principles of a sampling moir&#233; technique for full-field micro/nano-scale deformation measurements. ...

L'objectif général de cette expérience est de mesurer précisément les répartitions de déformation des matériaux à l'échelle microscopique ou nanométrique à l'aide de la méthode de moiré par échantillonnage à deux pixels ou à plusieurs pixels.

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