{"id":12281,"date":"2020-07-30T09:53:14","date_gmt":"2020-07-30T07:53:14","guid":{"rendered":"http:\/\/navier-lab.fr\/?page_id=12281"},"modified":"2024-07-31T17:06:00","modified_gmt":"2024-07-31T15:06:00","slug":"x-ray-microtomography-platform","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/navier-lab.fr\/en\/equipment-and-resources\/x-ray-microtomography-platform\/","title":{"rendered":"X-ray Microtomography Platform"},"content":{"rendered":"

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Contact : Patrick Aimedieu<\/a><\/strong><\/p>\n

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Plateforme d\u2019imagerie microtomographique pour l\u2019analyse des mat\u00e9riaux et des structures sous sollicitations thermo-hydro-m\u00e9caniques.<\/h2>\n<\/div>\n
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\nLe laboratoire Navier poss\u00e8de un microtomographe \u00e0 rayons X (Ultratom, de marque RX Solutions), qui comporte deux g\u00e9n\u00e9rateurs permutables (Hamamatsu: 230 kV et 160kV<\/strong>), ainsi que deux imageurs \u00e9changeables (Varian et Photonic Science).<\/p>\n

L\u2019ensemble du projet (tomographe et dispositifs de sollicitation) a \u00e9t\u00e9 financ\u00e9 par l\u2019\u00c9cole des Ponts ParisTech, la r\u00e9gion Ile-de-France (au travers du programme SESAME 2007), l\u2019Institut Carnot VITRES, le CNRS (par l\u2019interm\u00e9diaire de la F\u00e9d\u00e9ration Francilienne de M\u00e9canique, Mat\u00e9riaux Structures et Proc\u00e9d\u00e9s) et l\u2019Ecole Polytechnique, au travers des laboratoires LMS et PMC et sur cr\u00e9dits de la chaire Science des Mat\u00e9riaux pour la Construction Durable soutenue par la soci\u00e9t\u00e9 Lafarge. Les dispositifs de sollicitation sont financ\u00e9s par les laboratoires partenaires (Navier, LMS et CdM) sur ressources propres ou projets sp\u00e9cifiques (Carnot, ANR, GnR Matinex\u2026).<\/p>\n

Il est la plupart du temps utilis\u00e9 pour faire des images d\u2019\u00e9chantillons<\/strong> de forme cylindrique ou parall\u00e9l\u00e9pip\u00e9diques, ex situ ou in situ lorsque des exp\u00e9riences sont directement r\u00e9alis\u00e9es sur l\u2019appareil<\/strong>. Hors essais in situ, ceux-ci peuvent \u00eatre imag\u00e9s seuls ou en s\u00e9rie verticale, gr\u00e2ce \u00e0 des scripts adapt\u00e9s.<\/p>\n

Les informations obtenues concernent la microstructure (pores, parois, homog\u00e9n\u00e9it\u00e9\/h\u00e9t\u00e9rog\u00e9n\u00e9it\u00e9), la d\u00e9formation, la fissuration, l\u2019endommagement\u2026 Elles peuvent \u00eatre qualitatives et quantitatives (principalement spatiales).<\/p>\n

L\u2019estimation qualitative et comparative de la densit\u00e9 du mat\u00e9riau \u00e0 partir des niveaux de gris est souvent possible. Dans certains cas, ceux-ci permettent m\u00eame d\u2019apporter des informations quantitatives, par exemple sur la densit\u00e9 ou l\u2019humidit\u00e9.<\/p>\n

Les tailles de voxels vont typiquement de 0,8 microns \u00e0 plusieurs dizaines de microns. L\u2019ordre de grandeur du diam\u00e8tre des \u00e9chantillons va du millim\u00e8tre au d\u00e9cim\u00e8tre, et leur hauteur du millim\u00e8tre \u00e0 une trentaine de cm.<\/strong><\/p>\n

Il est principalement utilis\u00e9 au laboratoire Navier pour \u00e9tudier les mat\u00e9riaux utilis\u00e9s en g\u00e9nie civil sur les th\u00e9matiques du laboratoire, mais est \u00e9galement tr\u00e8s bien adapt\u00e9 aux mat\u00e9riaux composites \u00e0 fibres, aux c\u00e9ramiques et aux mat\u00e9riaux polym\u00e8res, \u00e0 condition que la texture des images soit suffisamment riche (e.g. les mat\u00e9riaux imprim\u00e9s en 3D). Il peut enfin dans certains cas \u00eatre utilis\u00e9s avec les m\u00e9taux, par exemple pour l\u2019\u00e9tude de macro-fissures ou lors de l\u2019\u00e9tude de pores g\u00e9n\u00e9r\u00e9s par des essais de traction.<\/p>\n

Les essais in situ vont de la r\u00e9alisation d\u2019essais de traction ou compression sur \u00e9prouvettes, \u00e0 l\u2019observation de l\u2019imbibition de mat\u00e9riaux, ou de tests rh\u00e9ologiques\u2026 La palette est donc large et adaptable en fonction des besoins des exp\u00e9rimentateurs, jusqu\u2019\u00e0 une masse pour l\u2019ensemble dispositif exp\u00e9rimental-\u00e9prouvette de 100kg.<\/strong><\/p>\n

Les techniques de corr\u00e9lation d\u2019images volumiques permettent enfin d\u2019\u00e9tudier l\u2019\u00e9volution tridimensionnelle de d\u00e9placements, de d\u00e9formation et de fissurations tridimensionnelles\u2026<\/p>\n

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Exemples de travaux<\/h2>\n<\/div>\n\n
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Analyse par microtomographie aux rayons X de l\u2019effondrement capillaire dans les mat\u00e9riaux granulaires (Th\u00e8se Universit\u00e9 Paris Est, JF Bruchon, 2014).<\/h4>\n<\/div>\n
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\nCette th\u00e8se a permis entre autre l\u2019obtention, en se basant sur les m\u00eames images, de la mesure des d\u00e9formations et de la teneur en eau \u00e0 partir des niveaux de gris, d\u2019\u00e9chantillons soumis \u00e0 une imbibition progressive.<\/p>\n

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\ndispositif exp\u00e9rimental in situ d\u2019imbibition de l\u2019\u00e9chantillon.<\/p>\n

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\ncoupe axiale.<\/p>\n

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\nchamp de d\u00e9formation superpos\u00e9 sur l\u2019image d\u2019une projection.<\/p>\n

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\nexemple de coupe ou est montr\u00e9e la teneur en haut locale en cours d\u2019essai (coupe verticale et orthoradiale).<\/p>\n

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Caract\u00e9risation exp\u00e9rimentale et num\u00e9rique du comportement hydro-m\u00e9canique d\u2019un mat\u00e9riau h\u00e9t\u00e9rog\u00e8ne : m\u00e9lange de poudre\/pellets de bentonite (Th\u00e8se Universit\u00e9 Paris-Est, A Molinero, 2018)<\/h4>\n<\/div>\n
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\nCette th\u00e8se a consist\u00e9 \u00e0 \u00e9tudier les propri\u00e9t\u00e9s hydrom\u00e9caniques de m\u00e9langes de poudre\/pellets de bentonite. Des campagnes d\u2019essais in situ de longue dur\u00e9e (\u00e0 l\u2019\u00e9chelle de l\u2019ann\u00e9e) d\u2019hydratation ont \u00e9t\u00e9 r\u00e9alis\u00e9es avec le microtomographe. Elles ont permis d\u2019\u00e9tudier l\u2019\u00e9volution du gonflement de ce mat\u00e9riau au cours du temps.<\/p>\n

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\ndispositif exp\u00e9rimental en place sur le microtomographe.<\/p>\n

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\nplan de la cellule en PMMA utilis\u00e9e.<\/p>\n

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\nexemple d\u2019\u00e9volution de la microstructure au cours du temps, montrant le gonflement puis la disparition progressive des pellets.<\/p>\n

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