D4 Polariscopie (biréfringence et contrainte résiduelle)

Topique

La contrainte résiduelle figée au sein de ce verre trempé, résultant du processus de trempe thermique ou chimique décrit par un autre modèle de cet assemblage, est ce que ce modèle mesure par biréfringence photoélastique : un verre sans contrainte résiduelle est optiquement isotrope, et la lumière s'y propage à la même vitesse dans toutes les directions ; en revanche, un verre présentant une contrainte résiduelle figée cesse de l'être. Le fait que ce verre possède une contrainte résiduelle figée, au lieu d'être totalement exempt de contrainte, signifie que la lumière ne se propage plus uniformément dans toutes les directions.

Cette perte d'isotropie optique, induite par la contrainte résiduelle figée dans ce verre, est décrite par la loi photoélastique : la lumière se propageant parallèlement à la contrainte résiduelle se déplace à une vitesse différente de celle se propageant perpendiculairement à cette même contrainte, et c'est cette différence de vitesse qui constitue la biréfringence du verre. Plus la contrainte résiduelle figée est importante, plus la biréfringence est grande, conformément à cette même loi photoélastique. Inversement, une contrainte résiduelle plus faible entraîne une biréfringence proportionnellement plus faible. L'existence de cette biréfringence au sein du verre permet sa mesure expérimentale : lorsqu'un faisceau de lumière polarisée traverse le verre, la différence de vitesse entre les deux directions induit un déphasage entre les deux composantes de cette lumière à la sortie, déphasage mesuré sous forme de retard optique. La possibilité de mesurer expérimentalement ce retard optique implique que, par application inverse de la même loi photoélastique, il peut être directement converti en contrainte résiduelle figée qui l'a générée.

Ainsi, ce modèle, avec la contrainte résiduelle figée qui l'a permis d'ouvrir, constitue un contrôle qualité essentiel pour un autre modèle de cet ensemble, celui qui décrit la trempe thermique ou chimique du verre : le fait que ce modèle mesure, sans détruire la pièce, la contrainte résiduelle figée laissée par ce processus de trempe permet de confirmer si la trempe a atteint l'amplitude et la distribution de contrainte résiduelle recherchées, y compris dans la zone de contrainte centrale qui, si elle contient une inclusion en expansion, peut conduire à la rupture spontanée décrite par un autre modèle de cet ensemble.

ID:4537