Rev. Phys. Appl. (Paris) 23, 549-556 (1988)
DOI: 10.1051/rphysap:01988002304054900

On image analysis and micromechanics

D. Jeulin<sup>1, 2

1</sup>  Centre de Géostatistique, Ecole des Mines de Paris, 35 Rue Saint-Honoré, 77305 Fontainebleau, France
²  Centre des Matériaux, B.P. 87, 91003 Evry Cedex, France

Abstract
We give an illustration of how quantitative morphological analysis of microstructures may help to develop a micromechanical approach to investigate the mechanical behaviour of materials. * In the first part, we recall the main morphological parameters that account for a quantitative description of microstructures from a statistical point of view : correlation functions of order n, moments Q(B). These parameters may be measured on materials by means of image analysis, or may be calculated for certain classes of random models of structures, in order to sum up available data on the microstructure. * When studying mechanical properties, it may be useful to develop specific measurements. This will be illustrated by three examples in the case of fracture mechanics : - a "self-consistent" approach allowed to relate coke strength to its porous structure ; - spatial relationship between crack paths and underlying mineralogical structure were looked for with appropriate measurements in a study of iron ore sinter degradation during reduction ; - image analysis simulations of crack propagation in porous graphite were developed to explain the role of intergranular macropores on toughness and strength anisotropy.

Résumé
Nous montrons par des exemples comment une analyse morphologique quantitative de microstructures peut contribuer à développer une approche micromécanique dans l'etude du comportement mécanique des matériaux. * Dans la première partie, nous rappelons les principaux paramètres morphologiques qui donnent une description quantitative d'un point de vue statistique : fonctions de corrélation d'ordre n, moments Q(B). Ces paramètres peuvent être mesurés sur des matériaux par analyse d'images, ou calculés pour certaines classes de modèles aléatoires de structures, afin de résumer les données disponibles sur la microstructure. * Lorsqu'on étudie les propriétés mécaniques, il peut être utile de développer des mesures spécifiques. Une illustration en est donnée à travers trois exemples dans le domaine de la mécanique de la rupture : - une approche "auto-cohérente" a permis de relier la résistance mécanique du coke à sa structure poreuse ; - les associations spatiales entre fissures et structure minéralogique ont été caractérisées à l'aide de mesures appropriées,dans l'etude de la dégradation d'un aggloméré de minerai de fer au cours de sa réduction ; - des simulations par analyse d'image de la propagation de fissures dans du graphite poreux ont été développées pour expliquer le rôle des macropores intergranulaires sur l'anisotropie de ténacité et de résistance mécanique.

PACS
6220M - Fatigue, brittleness, fracture, and cracks.
6480G - Microstructure.
8140N - Fatigue, embrittlement, and fracture.

Key words
crystal microstructure -- image analysis -- micromechanics -- morphological analysis -- microstructures -- mechanical behaviour -- correlation functions -- random models -- fracture mechanics