Extended three-dimensional digital image correlation (X3D-DIC)

A correlation algorithm is proposed to measure full three-dimensional displacement fields in a three-dimensional domain. The chosen kinematic basis for this measurement is based on continuous finite-element shape functions. It is furthermore proposed to account for the presence of strong discontinuities, similarly to extended finite element schemes, with a suited enrichment of the kinematics with discontinuities supported by a (crack) surface. An optimization of the surface geometry is proposed based on correlation residuals. The procedure is applied to analyze one loading cycle of a fatigue-cracked nodular graphite cast iron sample by using computed tomography pictures. Subvoxel crack openings are revealed and measured. To cite this article: J. Réthoré et al., C. R. Mecanique 336 (2008).

RésuméUn algorithme de corrélation d'images numériques est présenté pour mesurer des champs de déplacement tridimensionnel avec des images à trois dimensions. La base cinématique choisie pour cette mesure est constituée de fonctions de forme (continues) d'éléments finis. Pour rendre compte de la présence de discontinuités fortes, à l'instar des schémas par éléments finis étendus, un enrichissement par une cinématique discontinue au travers d'une surface (fissurée) est implémenté. La géométrie de cette surface de discontinuité est optimisée en exploitant les résidus de corrélation. Cet algorithme est utilisé pour l'analyse d'un cycle de chargement d'une éprouvette de fonte à graphite sphéroïdal fissurée en fatigue à l'aide d'images tomographiques. Des ouvertures de fissures sensiblement inférieures à la taille du voxel peuvent être détectées et mesurées. Pour citer cet article : J. Réthoré et al., C. R. Mecanique 336 (2008).