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Dissertationen zum Thema „Parois multicouches – Propriétés mécaniques“
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Alali, Moussa. „Contribution à l'étude de tissus multicouches : CAO et propriétés mécaniques“. Thesis, Mulhouse, 2012. http://www.theses.fr/2012MULH8493/document.
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Dans ce travail, nous avons décrit mathématiquement les tissus double et triple couches en s’appuyant sur un ensemble des matrices binaires et des équations mathématiques et développé des modules mathématiques programmables, pour générer : 1- Un double tissu lié par chaînes de liage supplémentaire ; 2- Un triple tissu lié par les chaînes de la couche intermédiaires. Ces deux modules mathématiques ont a été vérifiés par un logiciel développé spécifiquement à l’aide de « Visual Basic ». Les deux tissus sont générés automatiquement avec tous les points de liage éventuels. Puis nous avons développé un troisième module mathématique programmé par « Visual Basic » pour classer les points de liage générés. Ce classement se fonde sur la définition de deux termes : l’armure de liage et le taux de liage. Ce module a été vérifié sur un tissu triple couches lié par les chaînes de la couche intermédiaire, dont tous les armures de liage ont été générésautomatiquement par le logiciel développé. Par ailleurs, nous avons développé une procédure pour regrouper les armures de liage suivant la répartition des points de liage dans l’armure du tissu. Pour ce but, nous avons appliqué deux méthodes : la méthode du moment d’inertie des points de liage autour du centre du tissu, tandis que la deuxième méthode est la méthode du plus proche voisin où nous avons calculé l’indice de dispersion des points de liage dans l’armure. L’un des objectifs de ce travail est de comprendre l’action des paramètres de l’étoffe (distribution des points de liage ou armure de liage, armures de différentes couches et le duitage) sur les propriétés mécaniques et physiques d’un tissu triple couche à double liage. Pour cela, nous avons choisi trois tissus, dont l’armure de la couche intermédiaire est variée entre toile, sergé, et cannelé. À l’aide du logiciel créé, nous avons généré les différentes possibilités de liage (armures de liage). Nous avons fixé la densité de liage à (25%), puis nous avons choisi 3 armures de liage ayant une répartition différente. Trois duitages (16, 20, et 24 duites/cm) ont été choisi pour réaliser les tissus. À l’aide de la méthode des plans d’expériences, nous avons limité le nombre de tissus à 9 tissus différents. 15 propriétés ont été évaluées à savoir : l'embuvage, le retrait, la masse surfacique, la perméabilité, la rigidité de cisaillement, la compression: (l'énergie de compression, la résilience, la compressibilité, l’épaisseur), la flexion: (la rigidité de flexion, le module d'Yong), la traction: (laforce de rupture, l'allongement maximal, l'énergie de rupture, le module d'Young). Les résultats des tests ont été analysés par analyse de variance et analyse en composantes principales (ACP) à l'aide du logiciel JMP, afin de calculer l’influence de chaque paramètre sur les propriétés physiques et mécaniques, et d'estimer les coefficients du modèle statistique qui nouspermet d’obtenir les propriétés théoriques des tissus que nous n’avons pas testé. Nous avons constaté que le liage est le paramètre qui a le moins d’influence sur les propriétés des tissusLn this work, we described mathematically the double and triple layers fabrics based on a set of binary matrices and mathematical equations. Mathematical modules developed and programmed by Visual Basic to generate: 1- A double layers fabric stitched by additional warps ; 2- A triple layer fabric stitched by the intermediate layer warps. Both fabrics are automatically generated with all the stitches possible. Then we developed a third mathematical module, programmed by "Visual Basic" to classify all stitches generated. ln addition, we developed a procedure to regroup the stitching weaves according to the distribution of stitches in the weave. For this purpose, we applied two methods : the moment of inertia of stitches around the center of the fabric, and the method of the nearest neighbor. Then, using the developed softwares and the method of design of experiments, we studied the effect of the following parameters (distribution of stitches, the stitching weaves and the weft density) on the mechanical and physical properties of triple layers fabric. Finally, the test results were analyzed by using the JMP software to calculate the influence of each parameter on the physical and mechanical properties, and estimate the coefficients of the statistical model which allows us to obtain the theoretical properties of fabrics we have not tested, We found that the stitches distribution is the parameter that has the least influence on the properties of fabrics
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Paroissien, Jeanne. „Développement de modèles éléments finis de types volumique, volume-coque et volume-poutre pour l’analyse du comportement des structures multicouches en bois assemblées par des goujons“. Electronic Thesis or Diss., Compiègne, 2025. http://www.theses.fr/2025COMP2844.
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Les structures multicouches en bois, assemblées par des goujons en bois densifié, constituent une solution durable et innovante pour le secteur de la construction. Le développement de modèles prédictifs par éléments finis nécessite une représentation volumique de la géométrie pour modéliser le comportement mécanique complexe de ces structures. Cependant, les modèles volumiques sont couteux, notamment dans le cadre des études de variabilité et d’optimisation. Dans cette thèse, des approches de types volumique, volume-coque et volume-poutre, sont développées pour obtenir des modèles précis et qui peuvent être qualifiés de juste nécessaires. L’étude du comportement mécanique des structures multicouches en bois révèle que les lamelles adoptent un comportement de coque tandis que les goujons se comportent comme des poutres. Des champs de déplacement d’ordre supérieur dans l’épaisseur des lamelles et dans la section des goujons sont identifiés. Pour respecter ces champs de déplacement tout en gardant une représentation volumique, deux méthodes ont été développées. Une première méthode exploite des éléments volumiques standards en appliquant des théories de coque à travers l’épaisseur des lamelles et des théories de poutre à travers les sections des goujons. Une seconde méthode exploite un élément hexaédrique à 32 nœuds et s’inspire des principes des éléments volume-coque et volume-poutre, avec un seul élément dans l’épaisseur des lamelles et un seul élément dans la section des goujons. Les résultats démontrent que les méthodes proposées dans cette thèse mènent à des outils de modélisation efficaces pour les structures multicouches en bois assemblées par des goujons en bois densifié. Ces méthodes ouvrent également de nouvelles pistes de développements futurs et des perspectives d’application à d’autres types de structuresMultilayered timber structures, assembled using densified wood dowels, represent a sustainable and innovative solution for the construction sector. The development of predictive finite element models requires a solid representation of the geometry for modelling the complex mechanical behaviour of these structures. However, solid models are costly, especially in the context of variability studies and optimization. In this thesis, solid, solid-shell, and solid-beam approaches are developed to obtain accurate models that can be considered as the best compromise. The study of the mechanical behaviour of multilayered timber structures reveals that the layers adopt a shell-like behaviour, while the dowels behave like beams. Higher-order displacement fields through the thickness of the layers and through the cross-section of the dowels are identified. To meet these displacement fields while maintaining a solid representation, two methods have been developed. A first method exploits standard solid elements by applying shell theories through the thickness of the layers and beam theories through the sections of the dowels. A second method uses a 32-node hexahedral element and is inspired by the principle of solid-shell and solid-beam elements, with a single element through the thickness of the layers and a single element through the section of the dowels. The results demonstrate that the methods proposed in this thesis lead to effective modelling tools for multilayered timber structures assembled with densified wood dowels. These methods offer perspectives for future developments and applications to other types of structures
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Arbaoui, Jamal Eddine. „Etude comparative et caractérisations mécaniques des structures sandwichs multicouches“. Thesis, Metz, 2009. http://www.theses.fr/2009METZ048S/document.
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Le développement des technologies modernes exige que l'on utilise des matériaux présentant des propriétés mécaniques élevées spécifiques à leur emploi mais dont les masses volumiques soient faibles. Les matériaux composites sont des matériaux qui répondent aux exigences précédentes. En raison de leur intérêt, les matériaux composites ont d'abord été utilisés dans nombreux secteurs d'activité (aérospatiale, automobile, construction, etc.). Dans les matériaux composites, une catégorie nous intéresse plus particulièrement de part ses possibilités de conception et de développement : les structures composites qui résultent d'une manière générale de l'assemblage d'un matériau de peau présentant une grande rigidité et d'un matériau d'âme de faible densité. Ces matériaux montrent un rapport performances mécaniques/densité très intéressant comparé à des matériaux plus classiques. Les propriétés finales de ce type de matériau sont directement dépendantes des propriétés constituantes et de la qualité de leur assemblage. Afin d'apporter des solutions aux industriels, de nombreux développements et études au cours de ces dernières années ont eu pour but l'optimisation du rapport performance mécanique/densité. Ce travail de thèse a été entrepris avec le même objectif, mais en ayant une stratégie d'optimisation se focalisant plus particulièrement sur le matériau d'âme. Notre démarche est de repenser dans son intégralité le matériau d'âme et de proposer un nouveau concept d'âme complexe qui repose sur l'empilement de matériaux de natures différentes suivant une séquence bien précise, Les résultats expérimentaux obtenus sont confrontés à une approche théorique basée sur une méthode d'éléments finisThe development of modern technologies requires that one use materials presenting high mechanical properties specific to their employment,but whose densities are low. The composite materials are materials which fulfil the preceding requirements. Because of their interest, the composite materials were initially used in aerospace, automotive, and construction industries. In composites, a class of particular interest ragarding the possibilities of design and development concern the sandwich structures resulting from a general assembly of a skin material with high stiffness and core materials of low density. The final properties of the materials are directly derived to the industry, many developments and studies in recent years have been aimed at optimizing the ratio mechanical performance over density. This thesis was undertaken with the same objective, but by having a strategy of optimization being focused more particulary on core materials. Our process is to reconsider in its entirety core materials and to propose a new concept of core complex which rests on the material stacking of different nature according to a quite precise sequence. The experimental results are correlated with those obtained by a theoretical approach based on a finite element method
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Morin, Véronique. „Contribution à l'étude de la résistance des tubes multicouches en carton“. Grenoble INPG, 1987. http://www.theses.fr/1987INPG0148.
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On etudie le comportement elastique de la feuille de papier dans son plan et on met en evidence l'existence de concentrations de contraintes au niveau des fibres. A partir de ces phenomenes, on peut relier le module d'elasticite du papier dans le plan au module d'elasticite longitudinal de la fibre, a la distribution spatiale des fibres et aux retraits du papier lors du sechage. On etudie ensuite les proprietes mecaniques d'une structure multicouche plane a base de carton et de colle, et plus specialement les effets de remouillage du a l'eau de la colle. On analyse enfin le comportement de tubes soumis a des sollicitations de compression repartie, de compression entre plateaux paralleles et de rigidite en flexion trois points. On traite ces problemes dans le cadre de la theorie des coques minces et on montre l'influence du module d'elasticite du carton dans le plan sur la resistance des tubes. On termine par une analyse tridimensionnelle
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Dieudonné, Xavier. „Etude d'empilements multicouches colloidaux préparés par voie sol-gel : propriétés optiques et mécaniques“. Thesis, Tours, 2011. http://www.theses.fr/2011TOUR4022/document.
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Les procédés de dépôt de couches minces optiques par voie physique ou par voie sol-gel présentent par nature des limitations pour la réalisation de revêtements épais (>1 µm) et ont alors recours à des empilements multicouches pour la préparation de miroirs diélectriques ou de polariseurs. C'est pour ces raisons qu'il est intéressant d'étudier les conditions permettant d'augmenter l'épaisseur critique des films sol-gel notamment. Après avoir étudié la capacité d'empilements des couches colloïdales, trois principaux paramètres ont été identifiés permettant d'augmenter l'épaisseur critique d'empilements monomatériaux et multimatériaux. Ces paramètres sont : l'épaisseur déposée,les interactions chimiques entre les particules et le temps de séchage du film. Ils influencent la microstructure des empilements et par conséquent les propriétés optiques et mécaniques. En contrôlant tous ces paramètres, nous avons montré qu'il est possible de préparer des empilements colloïdaux de fortes épaisseurs ouvrent la voie à la préparation sol-gel de miroirs de hautes performances et/ou de polariseurs. En outre, un développement spécifique de méthodes de caractérisations optiques et mécaniques a été nécessaire pour l'étude de ces films sol-gel, à la fois minces et fragilesMain optical deposition processes, physical vapor deposition or sol-gel, exhibit difficulties of achieving thick coatings (>1 µm) and to build multilayer stacks (dielectric mirrors, polarizers). For these reasons, we have studied the conditions to enable a significative increase of deposited sol-gel films thickness. Three main parameters have been evidenced enabling the control of the stacking ability : single layer deposited thickness, chemical interactions beetween nanoparticles and coating drying time. We have shown that these parameters depend on the sol composition and on deposition conditions (process) and that the microstructure of single material stacking is influenced. Optical and mechanical properties of sol-gel films have been studied and optimized regarding these different material and process parameters. For this reason, optical and mechanical characterization techniques have been specifically developed and can now be used for fragile and thin film characterization. In controlling all these parameters, it is now possible to prepare multilayer colloidal stack with high thicknesses enabling the fabrication of high-performance mirrors and polarizers
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Ramaël, Bruno. „Caractérisation in situ des propriétés mécaniques des parois vasculaires par une technique non invasive“. Thesis, Compiègne, 2016. http://www.theses.fr/2016COMP2314/document.
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La thèse s’axe sur l’identification des propriétés mécaniques des artères faciales. Elle s’inscrit dans le cadre du projet FlowFace, qui porte sur l’étude du réseau artériel facial par Imagerie de Résonance Magnétique (IRM). Elle s’appuie sur une campagne de mesures effectuées sur un échantillon de 30 témoins au CHU d’Amiens, qui a permis d’obtenir de manière non invasive l’évolution de la déformation des vaisseaux, ainsi que la mesure des débits les parcourant. Des pressions diastoliques et systoliques ont été mesurées au niveau du bras, indépendamment des mesures IRM. L’objectif de la thèse a été de modéliser la déformation patient-spécifique des vaisseaux sanguins et de mettre en place une technique d’optimisation, afin de déterminer leurs propriétés mécaniques par analyse inverse. Des simulations du comportement des vaisseaux sanguins ont été réalisées au moyen des logiciels d’ANSYS Inc., en modélisant les interactions fluide-structure aussi bien en couplage fort que faible. L’objectif a été de déterminer les déformations pariétales induites par les conditions hémodynamiques, ainsi que les pertes de charge dans les vaisseaux considérés. Les simulations ont mis en jeu des modèles hyperélastiques grande déformation pour simuler le comportement des parois. Les déplacements prédits par le modèle numérique ont été comparés aux déplacements expérimentaux mesurés par IRM. Les propriétés mécaniques des vaisseaux ont été identifiées au moyen de la technique d’optimisation proposée dans la suite ANSYS et basée sur les algorithmes de gradient et algorithmes génétiques. La méthode d’identification a été validée sur des fantômes de vaisseaux, consistant en des tubes cylindriques en élastomère, et pour lesquelles des mesures de déformation sous écoulement pulsé ont été acquises par imagerie IRM. Les valeurs des propriétés mécaniques ainsi déterminées ont été comparées à celles obtenues par tests de traction et tests de dilatation. Un des points cruciaux de l’identification a consisté en la détermination de l’état non pré-contraint. S’il est un paramètre connu pour les fantômes de vaisseaux, il est à déterminer pour les vaisseaux natifs. Le challenge de cette thèse a aussi été de déterminer les propriétés hyperélastiques des vaisseaux sanguins à partir des valeurs systoliques et diastoliques de pression et déformation. La méthode a permis de conclure que le module tangent en diastole avoisine 200 KPa alors que celui en systole se trouve dans un intervalle entre 300 KPa et 1 MPaThis thesis is based on identifying the mechanical properties of facial arteries. It is part of FlowFace project, which focuses on the study of the facial arterial system by MRI imaging. It is based on a measurement campaign conducted on a sample of 30 people at the Hospital of Amiens, which allowed obtaining noninvasively the evolution of the blood vessel deformation and the measurement of the flow. Diastolic and systolic pressures were measured at the arm independently of the MRI measurements. The aim of the thesis was to model the deformation of blood vessels and to implement an optimization technique to determine their mechanical properties by inverse analysis using MRI measurements of deformation. Simulations of the behavior of the blood vessels were performed, using ANSYS Inc. software, modeling fluid-structure interactions both strong and weak coupling. The objective was to determine the parietal deformations induced by hemodynamic conditions and pressure drops in the vessels concerned. The simulations involved hyperelastic and large deflection models to simulate the behavior of the wall. They allow calculate the numerical displacements that we compared with experimental displacements measured by MRI, the aim is that the difference between numerical and experimental be as low as possible to deduce the adequate mechanical parameters for the artery. To identify the mechanical properties of the vessels, the optimization technique proposed in ANSYS based on genetic algorithms or gradient algorithms was used. The identification method was validated on cylindrical tubes (elastomer), for which deformation measurements were acquired by MRI imaging under pulsating flow. The values of mechanical properties determined were compared with those obtained by traction tests and dilatation tests. One of the crucial points of identification involves the determination of the non-stress state. If it is a known parameter for the elastic tube, it has to be determining for blood vessels. The challenge of this thesis is to determine from a "minimum" quantity of pressure and deformation information, the hyper-elastic properties of blood vessels. The method based on a patient-specific geometry deformation concluded that the tangent modulus in diastole is approximately 200kPa while that in systole is in a range of 300 kPa to 1 MPa
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Ollagnier, Arnaud. „Etude des propriétés mécaniques et de magnétorésistance géante de dépôts multicouches obtenus par électrodéposition“. Saint-Etienne, EMSE, 2006. http://www.theses.fr/2006EMSE0020.
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Les dépôts multicouches sont largement utilisés industriellement depuis plusieurs années. Décoratifs ou véritables dépôts (multi)fonctionnels dans des domaines aussi variés que la mécanique (amélioration de l'endurance en fatigue, résistance à la corrosion, lubrification) ou l'opto-électronique (actuateurs), les raisons de leur emploi sont multiples : ils réduisent considérablement les coûts en matière tout en conservant la plupart des propriétés et proposent des alternatives intéressantes pour la miniaturisation. A des épaisseurs extrêmement faibles, l'apparition de propriétés exceptionnelles récemment démontrées comme le changement de réseau cristallin, le supermodule, la supraconductivité ou encore la magnétorésistance géante (GMR) tunnel ou d'anisotropie leur promet un champ d'applications potentielles étendu. L'ère de la "spintronique" (A. Fert, 1988) ouvre la voie à la fabrication de dispositifs magnétiques d'enregistrement et de lecture plus performants et plus rapides. Les travaux de recherches menés dans le cadre de la thèse sont consacrés à l’élaboration de ces nouveaux matériaux par voie électrochimique (électrodéposition en milieu aqueux) et à l'étude des propriétés mécaniques et magnétiques des nanomatériaux obtenus. Ces nouveaux matériaux sont élaborés à partir d'une méthode électrolytique de préparation originale pour ce qui concerne l’utilisation du chrome: la technique du bain unique ("single bath technique" SBT). Une solution aqueuse contenant du chrome (métal peu noble) trivalent complexé en forte concentration et du sulfate de cobalt (métal noble) en concentration modérée a permis, en faisant varier significativement la polarisation cathodique en mode potentiostatique, d'obtenir des nanomatériaux lamellaires originaux. Cette méthode rend également possible l’obtention "d’alliages Cr-Co", les co-dépôts en résultant présentant une structure inédite. Dans la perspective du développement durable, ce procédé simple, de coût et d’impact sur l’environnement (substitution du chrome hexavalent par le chrome trivalent) réduits, pourrait être une alternative séduisante aux méthodes de préparation coûteuses et contraignantes employées à l'heure actuelle (CVD, pulvérisation cathodique ou évaporation thermique pour les multicouches, fusion pour les alliages)Multilayered deposits are industrially employed since many years. Whereas they are used for decorative plating or as (multi)functional deposits, they are ever used in various domains such as mechanics (corrosion resistance, auto-lubrication) or optoelectronics (actuators). They are widely used for many reasons: they lower considerably matter costs, keeping most of bulk materials properties in the meantime, and they are interesting alternatives for miniaturization. It has recently been discovered that when the thickness become extremely weak, new properties may appear, such as change in the crystallization network, supermodulus, superconductivity or even giant, tunnelling or anisotropic magnetoresistance (GMR, TMR and AMR). Such properties appear as opportunities for new applications areas, for example in microelectronics manufacturing. More efficient and high-speed magnetic reading and storing devices have been realized since the advent of "Spintronics" (A. Fert, 1988). This research work aims to prepare these new nanomaterials by means of electrochemical method (electrodeposition in aqueous media) and to study their magnetic and mechanical properties. They were successfully elaborated with the single bath technique (SBT). It is an original electrochemical method related to the behaviour of chromium: an aqueous solution containing high concentration of trivalent chromium (non precious metal) and moderated concentration of cobalt sulphate (precious metal) has made it possible to obtain these original lamellar materials while varying the cathodic potential in a significant manner in the potentiostatic mode. This method also permitted to realize Cr-Co alloys presenting a new structure. Regarding to increasing safety and sustainable development policy, this user- and environment-friendly (toxic hexavalent chromium is substituted by trivalent chromium), low-cost process should be an advantageous alternative to constraining preparation methods (CVD, sputtering or evaporation for multilayers, metallurgical casts for alloys) currently used
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Ben, Daia Mouloud. „Propriétés mécaniques et tribologiques des multicouches nanométriques de type métal/céramique : cas des multicouches titane/nitrure de titane et aluminium/alumine“. Evry-Val d'Essonne, 2000. http://www.theses.fr/2000EVRY0023.
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L'objectif de ce travail de these est d'etudier le comportement mecanique et tribologique des multicouches nanometriques en se basant sur une approche experimentale. Le travail a porte sur plusieurs aspects : synthese des materiaux, caracterisation structurale et morphologique ainsi que la caracterisation mecanique et tribologique. Une revue et une evaluation des modeles de durcissement dans les multicouches est egalement accomplie. Une attention particuliere est dedie au systeme ti/tin. L'utilisation d'une vitesse de depot tres faible permet d'ameliorer la stratification dans ces multicouches. Ainsi, la modulation de la composition est verifiee meme pour la plus faible periode (i. E. 2. 5 nm). La durete depend fortement de la periode consideree. En effet, elle augmente quand la periode diminue tant que la modulation de la composition est maintenue. La durete depend egalement de la largeur de l'interface. Nous avons constate que son effet se traduit par un decalage de la periode critique de durcissement vers les grandes periodes. Les multicouches al/al 2o 3 ont ete deposees avec plusieurs temperatures de substrat. L'utilisation d'une basse temperature a permis d'obtenir une stratification plus prononcee. Ces resultats montrent globalement qu'une bonne stratification est necessaire afin d'obtenir des proprietes mecaniques renforcees. Les resultats experimentaux sont confrontes aux modeles theoriques proposes dans la litterature. Nous avons montre que l'ajustement d'un modele donne un accord raisonnable avec le comportement observe experimentalement. Ce modele combine deux mecanismes de deformation plastique : dans le premier les dislocations a travers les interfaces tandis que dans le deuxieme les dislocations se deplacent a l'interieur des couches. La resistance a l'usure des multicouches ti/tin est bien correlee au comportement observe en durete. Le principal mecanisme d'usure identifie est le phenomene de fatigue.
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Tchofo, Dinda Patrice. „Étude d'un réseau bidimensionnel à maille hexagonale à deux sites dans un substrat double-quadratique : diagramme de phase, structure et dynamique des parois, effets de taille finie“. Dijon, 1991. http://www.theses.fr/1991DIJOS061.
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Nous étudions un modèle de réseau hexagonal à deux sites dans un potentiel de substrat double quadratique (DQ) par site. Nous déterminons un diagramme de phase détaillée du modèle dans la limite d'un réseau infini. Ce diagramme comporte des phases ayant des structures uni- et bi-dimensionnelles, et présente un comportement réentrant dans certaines régions de l'espace des paramètres. Ensuite nous déterminons et analysons le diagramme de phase pour des bandes de réseau de différentes tailles. Cette analyse fait apparaitre des effets de tailles typiques sur le diagramme de phase et suggère l'existence d'une modification intermédiaire de l'iodate de lithium durant la transition alpha-gamma dans ce matériau. Nous présentons un formalisme simple pour décrire les interfaces de type parois de domaines, dans lequel les positions atomiques sont exprimées explicitement en fonction de la répartition spatiale des parois au sein du réseau. Cette formulation est spécialement intéressante pour l'étude de la dynamique des parois dans un formalisme de variables collectives. La dynamique d'un système à une paroi (kink) est étudiée dans ce formalisme de variables collectives. Cette étude montre que les effets de discrétisation sur un kink DQ se manifestent parfois de façon étonnamment différente par rapport au comportement des autres systèmes qui supportent une structure de kink discret: il n'y a pas d'état lie associe au mouvement du centre de masse de kink dans le système DQ discret.
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Martin, Clélia. „Films multicouches à base de nanocristaux de cellulose : relation entre structure et propriétés mécaniques et/ou optiques“. Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAS021/document.
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Les nanocristaux de cellulose (NCC) sont des nanoparticules biosourcées en forme de bâtonnets produites par l’hydrolyse à l’acide sulfurique de fibres de cellulose. Les nombreux avantages des NCC (excellentes propriétés mécaniques, faible densité, grande surface spécifique, non toxicité, source abondante et renouvelable) en font des briques élémentaires particulièrement attractives pour l’élaboration de nanocomposites biosourcés et expliquent l’intérêt croissant des mondes industriels et académiques pour ces nanoparticules. Au cours des dix dernières années, les NCC ont été associés à différents types de polymère pour former, grâce à la méthode d’assemblage couche par couche, des films minces aux architectures modulables. Dans ce travail, nous avons exploré trois axes de recherche innovants dans le domaine des films multicouches à base de NCC. Dans un premier temps, les chaînes de polymère ont été remplacées par des nanoparticules inorganiques de forme hexagonale chargée positivement, les nanoplaquettes de gibbsite (GN), pour former des films minces hybrides entièrement constitués de nanoparticules. Nous avons montré que l’architecture des films (NCC/GN) pouvait être modulée sur une large gamme en ajustant les paramètres physico-chimiques comme le facteur de forme, la force ionique de la suspension de NCC ou le protocole de séchage. La caractérisation fine de la structure interne des films a été déterminée par l’utilisation de deux techniques de surface complémentaires, la microscopie à force atomique (AFM) et la réflectivité des neutrons (RN). Nous avons pu prouver que l’architecture interne des films était le résultat de différentes forces d’interaction dont la portée dépend des paramètres physico-chimiques utilisés. Dans un second temps, la résistance à l’humidité de films entièrement biosourcés a été étudiée en comparant des films dans lesquels les NCC étaient associés soit à des chaines de xyloglucane (XG) natives soit à des chaines de XG oxydées. Les résultats d’AFM et de RN révèlent que les cinétiques d’absorption d’eau et l’hydratation des films dépendent fortement de la possibilité de créer des liaisons hémiacétales intra- et intercouches générant ainsi un réseau covalent. Le troisième axe de recherche concerne la production de surfaces macroscopiques au sein desquelles les NCC seraient orientés dans des directions privilégiées pour élaborer des nanocomposites anisotropes. Un alignement prononcé a été obtenu par l’utilisation d’un flux laminaire de cisaillement.L’ajustement des paramètres structuraux confère aux films multicouches des propriétés physiques macroscopiques spécifiques. Les propriétés mécaniques des films ont donc été déterminées en utilisant la technique SIEBIMM (strain induced elastic buckling instability for mechanical measurements) et ont été reliées aux paramètres structuraux. Ces nanocomposites aux architectures et propriétés modulables pourraient permettre la conception de films minces ou de revêtements intéressants pour des domaines tels que les membranes de séparation ou les supports flexibles pour l’électroniqueCNCs are biobased nanorods that are attracting increasing attention from both the academic and industrial communities due to their numerous properties such as renewability, high specific surface area, excellent mechanical properties, light weight, or non-toxicity. CNCs are thus considered as highly promising blocks for the production of high performance biobased composites. In the last ten years, negatively charged CNCs have been associated with natural or synthetic polycations or neutral biopolymers within multilayered films built by the layer-by-layer assembly technique. In the present study, we have investigated three new research axes in the CNC-based multilayers field. In a first part, polymer chains have been replaced by positively charged inorganic Gibbsite nanoplatelets (GN) to form innovative hybrid nanoparticules-based thin films. We have shown that the architecture of (CNC/GN) films can be tuned over a wide range by adjusting the physico-chemical parameters such as the aspect ratio of the CNC, the ionic strength, or the drying protocol. The detailed internal structure of the multilayered films has been elucidated by the complementary use of AFM and neutron reflectivity (NR) and was attributed to a combination of different interaction forces. In a second part, the resistance to humidity of purely biobased films was investigated by comparing films where CNCs are associated either with neutral xyloglucan chains or with oxidized ones. AFM and NR reveal that the kinetics of water intake and hydration strongly depends on the possibility to form inter- and intra-layer hemiacetal bonds forming a covalent network. The third axis concerns the production of uniformly oriented macroscopic surfaces of CNCs to build anisotropic multilayered nanocomposites. Enhanced alignment was achieved by the use of laminar shear flow.The fine tuning of the structural features of all the multilayered systems studied gives rise to specific macroscopic physical properties. The mechanical properties of films of various architectures (Young’s modulus) have thus been measured using the strain induced elastic buckling instability for mechanical measurements (SIEBIMM) technique and tentatively related to the film’s structure. The tunable properties of such multilayered systems pave the way to the design of thin films and coatings for separation membranes or supports for flexible electronics
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Sambou, Vincent. „Transferts thermiques instationnaires : vers une optimisation de parois de bâtiments“. Toulouse 3, 2008. http://thesesups.ups-tlse.fr/252/.
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L'objectif de notre travail est d'optimiser une paroi multicouche ou un élément de paroi alvéolaire par rapport à l'isolation thermique et l'inertie thermique. Nous avons montré que la capacité thermique déduite de la représentation quadripolaire d'une paroi est un paramètre caractérisant l'inertie de la paroi. L'optimisation d'une paroi multicouche, en plus de donner la disposition optimale des couches, a aussi déterminé l'épaisseur optimale de la couche massive. La production d'entropie irréversible journalière d'une paroi multicouche a confirmé la meilleure disposition des couches. Un élément de paroi alvéolaire représenté par une cavité partitionnée a été étudié théoriquement et expérimentalement en régime permanent et en régime variable. Cette étude a montré la prépondérance du transfert radiatif sur le transfert convectif dans les alvéoles. Un nombre optimal de cloisons donnant une résistance maximale a été trouvé. L'influence de paramètres pertinents de la cavité partitionnée sur le transfert thermique et sur la résistance thermique a été mise en évidence. L'étude de l'influence de la période de la température excitatrice sur les transferts convectif et radiatif a décelé l'existence d'une fréquence de résonnance dans l'alvéole la plus proche de la condition aux limites variable. Un modèle simplifié 1D des transferts thermiques dans une cavité partitionnée validé numériquement et expérimentalement nous a permis d'appliquer la méthode des quadripôles aux cavités partitionnées. Une cavité partitionnée a pu ainsi être optimisée par rapport à l'isolation thermique et à l'inertie thermiqueThe objective of this work is to optimize a multilayered wall or an element of alveolar wall in relation to insulation and thermal inertia. We showed that the thermal capacity deducted of the quadruple representation of a wall is a parameter characterizing thermal inertia of the wall. The optimization of a multilayered wall gives the optimal disposition of the wall layers and determines the optimal thickness of the massive layer. The daily entropy production of a multilayered wall confirms the best disposition of the layers. Heat transfer in an element of alveolar wall represented by a partitioned cavity has been theoretically and experimentally studied. Our results show the preponderance of the radiation heat transfer on the convection one. An optimal number of partitions giving a maximal resistance is found. The influence of pertinent parameters on heat transfer and thermal resistance is emphasized. Influence study of the exciting temperature period on the convection and radiation heat transfer shows the existence of a resonance frequency in the alveolus nearest to the variable boundary. A simplified 1D model of heat transfer in a partitioned cavity that has been validated both numerically and experimentally allows to apply quadruple method to partitioned cavity. Thus, a partitioned cavity can be optimized as regards insulation and thermal inertia
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Etienne, André-Michel. „Modélisation par éléments finis en comportement élastoplastique de multicouches céramo-métalliques“. Toulouse, INPT, 1991. http://www.theses.fr/1991INPT045G.
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Cette étude concerne la mise en place d'un programme de calcul par éléments finis dans le but de modéliser des assemblages de céramiques thermomécaniques avec des alliages métalliques. Plusieurs problèmes sont à considérer : tout d'abord, les contraintes générées par la fabrication de tels assemblages à haute température, par brasure ou autre; ensuite, les contraintes éventuelles de fonctionnement. Ces problèmes se posent dans le cas d'un échangeur thermique pour turbines à gaz. Pour traiter ces différents cas, il a été nécessaire de mettre en place des modèles non linéaires adaptés à la plasticité, et suffisamment puissants pour pouvoir tourner sur microordinateur. Une étude sur différents modèles de mécanique de la rupture a été entamée. Efin, un mailleur automatique intéractif a été concu pour faciliter les entrées de données.
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Maillé, Laurence. „Elaboration par pulvérisation cathodique réactive RF de multicouches nanométriques. Corrélation entre la structure, la microstructure et les propriétés mécaniques“. Evry-Val d'Essonne, 2003. http://www.theses.fr/2003EVRY0011.
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Les résultats présentés dans ce mémoire concernent l'élaboration par pulvérisation cathodique réactive RF de couches minces d'épaisseur nanométrique, ainsi que l'étude de leurs propriétés structurales, microstructurales et mécaniques. L'optimisation des paramètres de dépôt (pression d'argon, puissance de pulvérisation, et pression partielle de gaz réactif dans l'enceinte) des monocouches W, W-O, W-N a permis l'élaboration de multicouches nanométriques des systèmes W-O/W et W-N/W. Les propriétés mécaniques de ces multicouches ont été corrélées à leur microstructure. Divers types de comportements mécaniques sont observés : - Un modèle de Hall-Petch est observé pour les multicouches W-N/W élaborées avec une pression partielle d'azote de 50 %, - La dureté des multicouches W-N/W et W-O/W élaborées avec une pression partielle d'azote ou d'oxygène de 10 % n'est pas fonction de l'épaisseur de la période et est respectivement soit supérieure soit inférieure à la loi de mélangeThe aim of this work consists to performed by reactive sputtering RF nanomaterials : W, W-O, W-N single layers, W-O/W and W-N/W multilayers in order to study the microstructure, the structure and the mechanical properties of these thin films. A study of the growth of the single layers has been necessary to performed the multilayers. Various multilayer mechanical behaviors are obtained: - A Hall-Petch rule is observed for W-N/W multilayer performed with 50 % of nitrogen partial pressure. - For multilayer W-N/W and W-O/W performed with 10 % of nitrogen or oxygen partial pressure, there is no influence of the period thickness on the hardness values and these measurements are higher or lower than the law of mixture
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Bimbault, Laurent. „Analyses des contraintes résiduelles, de la microstructure et des constantes élastiques de multicouches métalliques élaborées par PVD“. Poitiers, 1998. http://www.theses.fr/1998POIT2251.
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Dans cette etude, nous avons analyse d'une part les contraintes residuelles et la microstructure de quatre systemes de multicouches (au/ni, nife/ag, au/pt et pt/au) elabores par pvd en utilisant un ensemble de techniques complementaires : la diffraction des rayons x symetrique et asymetrique, la spectroscopie d'absorption x et la spectroscopie mecanique (lame vibrante). D'autre part, nous avons mis au point une methode associant la diffraction des rayons x et un dispositif de traction in situ pour determiner le coefficient de poisson dans de tels systemes. Les principaux resultats obtenus sont : - la presence de l'effet de modulation en diffraction asymetrique dans les systemes au/pt et pt/au. Ce phenomene persiste jusqu'a 30 degres d'ecart du vecteur de diffraction par rapport a la normale a la surface de l'echantillon. Un modele fonde sur l'empilement coherent des plans cristallographiques dans toutes les colonnes, a ete propose pour expliquer ce phenomene. - la grande difference entre la taille des domaines coherents de diffraction suivant la normale a l'echantillon et celle de la periode - la grande difference entre la microstructure de l'ensemble de ces multicouches et celle des massifs. - la presence de contraintes residuelles coherentes avec les modeles simples utilises dans le cas des films minces. - la possibilite de mesurer de facon precise, le coefficient de poisson dans ces systemes. L'ensemble des ces resultats montre la richesse des systemes multicouches deposes par pvd et la variete des phenomenes originaux qui s'y produisent, ouvrent la voie a de nouveaux champs d'investigation scientifique et a de nouvelles applications industrielles.
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Tamoud, Abderrahman. „Mécanique multi-échelle et multiaxiale des composites souples multicouches : application à l'annulus fibrosus humain“. Electronic Thesis or Diss., Université de Lille (2018-2021), 2021. http://www.theses.fr/2021LILUN034.
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L’endommagement dans les tissus souples de l'annulus fibrosus est un phénomène multi-échelle complexe dû à un arrangement structural complexe du réseau de collagène à différentes échelles d'organisation hiérarchique. Une représentation constitutive entièrement tridimensionnelle, considérant la variation régionale de la complexité structurale, n'a pas encore été développée, pour estimer la mécanique multiaxiale de l'annulus jusqu'à la rupture. Dans la présente thèse de doctorat, un modèle, formulé dans le cadre de la mécanique non linéaire des milieux continues, est développé pour prédire l’endommagement et la rupture de l'annulus induits par la déformation sous des histoires de chargements multiaxiaux en considérant comme processus physique dépendant du temps à la fois les effets volumétriques induits chimiquement et l'accumulation de l’endommagement.Dans une première partie, un modèle basé sur la microstructure est proposé pour relier les caractéristiques structurales aux propriétés mécaniques intrinsèques et électrochimiques des tissus souples de l'annulus. Le modèle lamellaire/interlamellaire multicouche est construit en considérant les interactions effectives entre les couches adjacentes et la contrainte volumétrique induite chimiquement. La comparaison modèle/expériences démontre que l'évaluation de la réponse globale dépendante du temps implique de considérer simultanément la contrainte, le changement volumétrique et la caractéristique auxétique en relation avec les caractéristiques structurales.Dans une deuxième partie, le modèle est enrichi en considérant la structure hiérarchique des tissus souples depuis les fibrilles de collagène de taille nanométrique jusqu'aux fibres de collagène orientées de taille microscopique. Le processus stochastique d'événements progressifs d’endommagement, opérant à différentes échelles de la phase solide, est introduit pour la matrice extracellulaire, les fibres microscopiques et le réseau de fibrilles nanométriques. Les effets directionnels sur la réponse mécanique et la rupture de l’annulus sont mis en évidence en relation avec le mode de chargement externe, les caractéristiques de la structure, les événements d'endommagement et l'hydratation.Dans une troisième partie, le modèle est développé en considérant la variation régionale de l'organisation structurale complexe du réseau de collagène à différentes échelles pour prédire l’endommagement multiaxial anisotrope régional du disque intervertébral. Après identification du modèle à l'aide de lamelles simples extraites de différentes régions du disque, le caractère prédictif du modèle est vérifié pour divers modes de chargement élémentaires multiaxiaux représentatifs du mouvement de la colonne vertébrale. Les étirements dans les directions circonférentielle et radiale jusqu'à la rupture ont servi à vérifier les capacités prédictives du modèle pour les différentes régions. Les résultats du modèle sous cisaillement simple, étirement biaxial et compression en déformation plane sont également présentés et discutés.Dans une quatrième partie, un modèle de disque humain complet est construit afin d’examiner la mécanique hétérogène dans le cœur du disque. Les champs d'endommagement au sein du disque sont analysés, sous compression axiale, torsion axiale et chargements combinés, afin d’évaluer les zones où le risque de rupture est le plus élevéThe damage in annulus fibrosus soft tissues is a complex multiscale phenomenon due to a complex structural arrangement of collagen network at different scales of hierarchical organization. A fully three-dimensional constitutive representation that considers the regional variation of the structural complexity to estimate annulus multiaxial mechanics till failure has not yet been developed. In the present PhD dissertation, a model, formulated within the framework of nonlinear continuum mechanics, is developed to predict deformation-induced damage and failure of annulus under multiaxial loading histories considering as time-dependent physical process both chemical-induced volumetric effects and damage accumulation.In a first part, a microstructure-based model is proposed to connect structural features, intrinsic mechanics and electro-chemical properties of annulus soft tissues. The multi-layered lamellar/inter-lamellar annulus model is constructed by considering the effective interactions between adjacent layers and the chemical-induced volumetric strain. The model/experiments comparison demonstrates that the evaluation of the overall time-dependent response involves considering stress, volumetric change and auxetic feature simultaneously in relation to structural features.In a second part, the model is enriched by considering the hierarchical structure of the soft tissue from the nano-sized collagen fibrils to the micro-sized oriented collagen fibers. The stochastic process of progressive damage events operating at different scales of the solid phase is introduced for the extracellular matrix and the network of nano-sized fibrils/micro-sized fibers. The directional effects on annulus mechanics and failure are highlighted in relation to external loading mode, structure features, damage events and hydration.In a third part, the model is further developed by considering the regional variation of the complex structural organization of collagen network at different scales to predict the regional anisotropic multiaxial damage of the intervertebral disc. After model identification using single lamellae extracted from different disc regions, the model predictability is verified for various multiaxial elementary loading modes representative of the spine movement. The stretching along the circumferential and radial directions till failure serves to check the predictive capacities of the annulus model for the different regions. Model results under simple shear, biaxial stretching and plane-strain compression are further presented and discussed.In a fourth part, a full human disc model is constructed using the regional annulus model to examine the heterogeneous mechanics in the disc core. Damage fields in the disc are analyzed under axial compression, axial twist and combined loadings to assess the areas where the risk of failure is the highest
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Baraket, Mira. „Élaboration et caractérisation de revêtements nano-structurés à base de nitrure de chrome par pulvérisation cathodique magnétron en condition réactive : propriétés mécaniques et tribologiques“. Besançon, 2008. http://www.theses.fr/2008BESA2049.
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Cette étude porte sur l’élaboration et la caractérisation des propriétés de revêtements nanostructurés à base de nitrure de chrome (CrN) en vue de leur application sur des outils de coupe et/ou de mise en forme. Les dépôts ont été élaborés par pulvérisation cathodique magnétron en conditions réactives à partir de cibles métalliques (Cr, Si et Ag) sur un porte substrat statique et rotatif polarisable en courant continu (DC) et en radio fréquence (RF). La première partie de l’étude porte sur l’influence des principaux paramètres d’élaboration (pression partielle d’azote, polarisation du substrat) sur les propriétés du CrN. L’effet de ces paramètres a été suivi principalement sur les propriétés mécaniques (dureté, module de Young, contraintes internes, etc. ) et structurables. Une attention particulière a ensuite été portée à l’influence de l’addition de silicium aux revêtements de CrN. Les caractéristiques chimiques, mécaniques, tribologiques et structurales des dépôts de type CrSiN ont été étudiées en fonction de la teneur en silicium des films (nano-dureté, module de Young, DRX, MET, etc. ). Une étude par XPS a permis de mettre en évidence la présence de liaisons Si-N et de la phase Si3N4 dans les revêtements présentant des taux de silicium supérieur à 1 % at. %. La résistance à l’oxydation à haute température a également été étudiée en fonction des conditions de dépôt. Finalement, des revêtements multicouches nanométriques CrN/Ag et CrSiN/Ag ont été élaborés avec des périodicités comprises entre 8 et 24 nm. L’épaisseur de la couche d’argent ainsi que l’épaisseur totale ont été maintenues constantes pour l’ensemble des dépôts, le seul paramètre variable étant l’épaisseur de la couche de nitrure. L’influence de l’épaisseur de cette couche (CrN ou CrSiN) sur les propriétés mécaniques, tribologiques et sur la résistance à l’oxydation des multicouches est alors présentée et discutéeThe present work deals with structural, mechanical and tribological characterization of nanostructured chromium nitride (CrN) based thin films for cutting tool applications. Coatings are deposited by DC reactive magnetron sputtering from metallic targets (Cr, Si and Ag) on static and rotating substrate holders with RF or DC bias. The influence pf plasma parameters (nitrogen partial pressure and substrate bias) on the mechanical properties of CrN is studied. In order to improve its mechanical properties, silicon is then introduced to CrN thanks to silicon coupons placed on the erosion track of Cr target or by cosputtering of Cr and Si targets; The fraction of silicon into the coatings is then increased in order to achieve the formation of NC-CrN/A-Si3N4 nanocomposite. Chemical, mechanical, tribological and structural properties are studied as a function of silicon content using GDOES, EPMA, nano and microindentation, pin on discs, scratch tests, XRD, SEM and TEM techniques. Si3N4 phase is detected from 1 at. % of silicon by XPS measurements. An increase of the hardness is observed while adding silicon to CrN with two maximum at 5 and 10 at. % of silicon. The resistance to oxidation at high temperature is also studied. To improve the tribological properties of the films, silver is introduced as a solid lubricant in a multilayer structure of CrN/Ag and CrSiN/Ag in the nanoscale range. Multilayers periodicity ranges from 8 to 24 nm. The silver nanolayer and the total coating thicknesses are maintained constant at 4 nm and 2 µm respectively for all the coatings. The nitride layer thickness is the only parameter that has been modified in the multilayer coatings. The influence of the thickness of CrN and CrSiN monolayers on the mechanical and tribological properties is presented and discussed. The resistance to oxidation at high temperatures of all coatings is also examined
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Auquier, Nicolas. „Modèle équivalent de structures multicouches à interfaces complexes“. Electronic Thesis or Diss., Vaulx-en-Velin, École nationale des travaux publics de l’État, 2023. http://www.theses.fr/2023ENTP0008.
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Ces travaux de recherche traitent du développement d'un modèle équivalent préexistant en y incluant une modélisation d'interfaces imparfaites. Le but est d'enrichir les possibilités de modélisation dans les modèles équivalents actuels qui font généralement l'hypothèse d'une continuité parfaite du champ de contrainte et du champ de déplacement. Les conditions de couplage aux interfaces du modèle équivalent multicouche sont donc modifiées. Elles sont modélisées à l'aide d'une raideur complexe. Une rigidité élevée correspond à un bon couplage, à l'inverse, une rigidité faible correspond à un mauvais couplage. Ceci est décrit à travers un seul paramètre, le paramètre d'interface qui est l'inverse de la rigidité d'interface. Ce paramètre est dépendant de chaque couche, mais il peut aussi être utilisé comme une valeur globale sur l'imperfection apparente de l'ensemble de la structure. La méthodologie de caractérisation d'une structure plane et en particulier d'une poutre est détaillée dans le troisième chapitre de ce manuscrit de thèse. Les éléments principaux de post-traitement employés sont présentés en détails, ils ont notamment permis l'extension de la méthode de caractérisation jusqu'à 100 kHz. La modélisation ainsi que de la méthodologie expérimentale sont finalement employées d'une manière complémentaire. L'objectif est de réaliser la caractérisation dynamique d'échantillons aux interfaces imparfaites. L'effet des interfaces imparfaites est visualisé en fonction de la fréquence, mais aussi en fonction de l'espace. Une approche complémentaire entre ces deux visualisations est finalement effectuée afin de procurer des résultats de caractérisation plus détaillésThis research deals with the development of a pre-existing equivalent model by including the modeling of imperfect interfaces. The aim is to improve the accuracy of the modeling in current equivalent models, which generally assume perfect continuity of the stress and displacement fields. The coupling conditions at the interfaces of the multilayer equivalent model are therefore modified. They are modeled using a complex stiffness. A high stiffness corresponds to good coupling; conversely, a low stiffness corresponds to poor coupling. This is described by a single parameter, the interface parameter, which is the inverse of the interface stiffness. This parameter is dependent on each layer, but can also be used as a global value for the apparent imperfection of the entire structure. The methodology for characterizing a planar structure, and in particular a beam, is detailed in the third chapter of this thesis manuscript. The main post-processing elements employed are presented in detail, and have enabled the characterization method to be extended up to 100 kHz. Finally, modeling and experimental methodology are employed in a complementary manner. The aim is to characterize the dynamics of samples with imperfect interfaces. The effect of imperfect interfaces is visualized not only as a function of frequency, but also as a function of space. A complementary approach between these two visualizations is finally carried out to provide more detailed characterization results
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Gui, Yunfang. „Mise au point par pulvérisation cathodique magnétron en condition réactive et caractérisations mécaniques et tribologiques de revêtements de phases Magnéli de titane (TinO2n-1)“. Thesis, Belfort-Montbéliard, 2014. http://www.theses.fr/2014BELF0235/document.
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Cette étude porte sur l’élaboration et la caractérisation des propriétés de revêtements de phases Magnéli de titane (TinO2n-1) en vue de leur application tribologique. Les dépôts ont été élaborés par pulvérisation cathodique magnétron en condition réactive à partir de cible métallique de titane dans une atmosphère O2/Ar sur un porte substrat rotatif chauffant.La première partie de l’étude appuie sur la synthèse de monocouches de phases Magnéli de titane. L’influence des principaux paramètres d’élaboration (débit d’oxygène, température du porte substrat) a été analysé au regard de la structure et de la morphologie des revêtements synthétisés. Ensuite, des bicouches TinO2n-1/AlTiN ont été synthétisées par la technique de pulvérisation cathodique magnétron et de l’arc électrique sous basse pression, respectivement. Cependant, la phase et l’épaisseur de la couche de surface d’oxyde de titane ainsi que l’épaisseur de la sous-couche AlTiN ont été choisies comme les paramètres à étudier.La deuxième partie concerne les propriétés mécaniques (nano dureté instrumenté, module d’élasticité, test Mercedes et scratch test) et tribologiques (test pion disque) des revêtements monocouches et bicouches. Une attention particulière a été portée à l’influence de la température du test de frottement sur le taux d’usure des revêtements duplexThe present work deals with the synthesis and the structural, mechanical and tribological characterization of titanium Magnéli phases (TinO2n-1) coatings for tribological application. The thin films were prepared by reactive magnetron sputtering from titanium target in a reactive O2/Ar gas mixture using a rotating and heating substrate holder.The first part of the study is based on the synthesis of titanium Magneli phase monolayers. The influence of the main synthesis parameters (oxygen flow rate, temperature of the substrate holder) was analyzed in relation with the structure and the morphology of the synthesized coatings. Then TinO2n-1/AlTiN bilayers were synthesized by the reactive magnetron sputtering and the low pressure electric arc techniques, respectively. The phase and the thickness of the top layer of titanium oxide and the thickness of the under layer AlTiN were selected as the parameters to be studied.The second part concerns the mechanical properties (nano hardness instrumented, elasticity modulus, Mercedes test and scratch test) and tribological properties (pin on disc test) of the monolayer and bilayer coatings. Particular attention was paid to the influence of the friction test temperature on the bilayer coatings wear rates
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Nottez, Mélanie. „Développement de films d’emballage alimentaire à haute teneur en matières thermoplastiques à base d’amidon“. Thesis, Lille 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LIL10197.
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Ce travail a pour objectif le développement de films d’emballage alimentaire à haute teneur en matières premières bio-sourcées, et l’optimisation de leurs propriétés d’usage. L’ajout de G1, grade de base de la polyoléfine greffée amidon, détériore les propriétés optiques des films obtenus. L’adhésion interfaciale LDPE / G1 est insuffisante pour l’application visée, en raison de l’incompatibilité entre le LDPE et la partie PP de la polyoléfine greffée amidon. Des améliorations de cette adhésion sont observées, notamment par l’augmentation de la température d’extrusion de G1, de la filière, ou en modifiant la résine bio-sourcée. L’adhésion interfaciale PEgMA / G1 est également faible, pour les raisons citées précédemment. Le remplacement du PEgMA par du PPgMA permet d’obtenir une adhésion excellente sans détériorer l’adhésion entre le liant et l’EVOH. Enfin, l’étude du comportement à la rupture de films obtenus à partir des trois grades du polymère bio-sourcé est réalisée par la méthode du travail essentiel à la rupture. On observe une augmentation de 85 % de la tenacité entre le grade de base et le grade le plus modifié. Cette différence peut être attribuée à l’augmentation de la masse molaire induite par la modification de la résine. De plus, la corrélation de l’image digitale permet d’accéder aux déformations locales d’éprouvettes à double entaille, et permet par ailleurs de montrer la symétrie des déformations pour toutes les éprouvettes. En suivant la taille du ligament au cours du temps, il est montré que la propagation des fissures commence à 95 % de la force maximale, démontrant une plastification complète du ligament avant la propagation des fissuresThe aim of this work is the development of food packaging films with a high concentration of biobased raw materials, and the optimization of the usual properties. The addition of G1, basic grade of the starch grafted polyolefin, significantly deteriorates the optical properties together with the tear strength of the obtained films. The interfacial adhesion LDPE / G1 is insufficient for a use in the field of food packaging, because of an incompatibility between LDPE and the PP part of the starch grafted polyolefin. Some improvements of this adhesion are observed, in particular by increasing the extrusion temperature of G1, the temperature of the die, or by the modification of the bio-based resin. The interfacial adhesion PEgMA / G1 is also relatively low, for the same reasons as mentioned above. The replacement of PEgMA by PPgMA provides excellent adhesion at the interface without deteriorating the adhesion between the binder and EVOH. Finally, the study of the fracture behavior of the films made from three grades of the starch grafted polyolefin is produced by the method of essential work of fracture. An increase of 85 % of the toughness is observed, between the base grade and the highest modified grade. This difference can be attributed to the increase in molecular weight induced by the modification of bio-based resin. In addition, the digital image correlation provides access to local deformations of the double notched specimens. It also serves to show the symmetry of all the specimens. By following the ligament size over time, it is shown that the crack starts growing at 95% of the maximum force, showing a complete plasticization ligament before the crack growth
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Sallem-Idrissi, Naïma. „Comportement mécanique et évolution structurale induite dans des films multicouches à base de polyamide 6 et de polyéthylène“. Electronic Thesis or Diss., Lille 1, 2008. http://www.theses.fr/2008LIL10084.
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Ce travail porte sur l'étude du comportement mécanique et de l'évolution structurale induite dans des films tricouches coextrudés gonflés à base de polyamide 6 (PA6) et de polyéthylène (PE) sollicités en tractions uniaxiale et biaxiale. L'analyse des transformations de phase et de l'orientation moléculaire a été réalisée par couplage entre la diffraction des rayons X et la spectroscopie infrarouge via la technique du «trichroïsme». La caractérisation des films non déformés a montré que le PE et le PA6, qu'ils soient seuls ou en structures multicouches, présentent des propriétés structurales et thermiques similaires et ne sont pas affectés par la présence de l'autre matériau. Mécaniquement, les multicouches sont caractérisés par un niveau de contrainte intermédiaire à ceux des polymères parents qui, en traction uniaxiale, peut être décrit à l'aide d'une simple loi des mélanges prenant en compte les comportements des polymères parents. Alors qu'en traction uniaxiale, l'allongement à la rupture des multicouches est limité à celui du PA6, la biétirabilité du PA6 est nettement améliorée en présence de PE. L'analyse structurale des films déformés a mis en évidence une transformation graduelle de la phase mésomorphe ß en forme a dans la couche de PA6. Cette transition, qui témoigne des mécanismes de plasticité mis en jeu, a lieu de façon similaire quelle que soit la composition du film en traction uniaxiale. En revanche, sous sollicitation biaxiale, il a été montré que cette transition est ralentie en présence de PE. Ceci montre que la déformation biaxiale dans les multicouches procède par des mécanismes de déformation différents de ceux impliqués dans les films monocouchesThis work deals with the mechanical behaviour and structural evolution of coextruded blown multilayer films composed of polyamide 6 (PA6) and polyethylene (PE) under uniaxial and biaxial stretching. Phase transformations and molecular orientation have been investigated by both X-ray scattering and infrared trichroism using three-dimensional infrared technique. Analysis of the undeformed multilayers has shown that the structural and thermal properties of each layer were similar to that of the pure component and were not affected by the other material. Concerning the mechanical behaviour, the stress level of the multilayer films lies between those of the pure component and in uniaxial drawimg, It can be descnbed by a simple additive law mixture. Whereas the strain at break is governed by PA6 under uniaxial drawing, the biaxial stretchabllity of the PA6 layer is improved with PE fraction. Regarding the structural evolution, a gradual disorder-order transition occurs with deformation in the PA6 layer. This transition is simllar whatever the film composition under uniaxial drawing. By contrast, under biaxial drawing, the ß~~a transformation is delayed with the addition of PE. This result points at that biaxial deformation in the multilayer films proceeds with different plastic processes from those implied in pure components. Additionally, a critical level of a content in the PA6 layer has been identified to produce the failure of the multilayer structure
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Huang, Jin. „Simulation du drapage des renforts de composites multicouches liés par piquage“. Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSEI098.
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De nos jours, les matériaux composites permettent de diminuer la masse des pièces et sont largement utilisés dans le domaine de l'aérospatial, de l'aéronautique et de l'automobile. De plus, les composites multicouches à renfort textiles permettent de la conception des structures épaisses telles que les aubes de la soufflante des réacteurs d'avion. Cependant, de nombreux défauts peuvent apparaître pendant le processus de mise en forme des renforts multicouches, comme des plissements. Des recherches sur la formation de plis, ainsi que sur la technique de piquage pour améliorer la propriété mécanique des renforts multicouches dans l'épaisseur sont présentées dans ce travail. La première partie de ce présent rapport consiste à étudier la formation de plis des renforts multicouches soumis à la flexion hors plan. Dans un premier temps, l'influence des différentes orientations des couches sur la formation de plis est explorée. La relation entre le chargement appliqué sur le tissu et la création de plissements est ainsi montrée. Le second chapitre consiste à comparer l'influence de deux types de tissage pour ce qui concerne la drapabilité du composite. La troisième partie propose deux modèles numériques adaptés pour simuler le drapage des renforts composites liés par piquage. Ces approches impliquent l'utilisation d'un élément fini de coque de type stress resultant pour représenter chaque couche de renfort et des éléments de barre pour représenter le fil de piquage. Ces modèles nécessitent un algorithme de contact propre pour gérer l'interaction entre le renfort et le fil de piquage. Enfin, la dernière partie consiste à valider les modèles par une comparaison entre les simulations et les essais expérimentauxNowadays, composite materials make it possible to reduce the mass of parts and are widely used in the aerospace, aeronautics and automotive industries. In addition, the multilayered reinforcement of composites allows the design of thick structures such as the fan blades of aircraft engines. However, many defects can occur during the forming process of multilayered reinforcements, such as the wrinkling problem. Research on the formation of wrinkles, as well as on the tufting technology to improve the mechanical property of multilayered reinforcements in the direction of thickness are presented in this work. The first part of this report is a study of the formation of the wrinkles of multilayered reinforcements subjected to out-of-plane bending. Firstly, the influence of the different orientations of the layers on the formation of wrinkles is explored. The relationship between the load applied to the fabric and the creation of wrinkles is thus shown. The second chapter compares two types of weaving pattern on the drapability of the composite. The third part consists of developing two numerical models adapted to simulate the forming of tuft-bonded composite reinforcements. These approaches involve the use of a stress resultant shell element to represent each layer of reinforcement and bar elements to represent the tufting yarn. These models require a specific contact algorithm to manage the interaction between the reinforcement and the tufting yarn. Finally, the last part consists of validating the models by comparing simulations and experiments
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Pierre, Raphaël. „Propriétés effectives d'un cristal photonique. Extensions de la méthode des sources fictives. Application à l'étude du guidage de modes quasi-TEM uniformes“. Phd thesis, Université Paul Cézanne - Aix-Marseille III, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00360840.
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Le premier volet de ce document est dédié à l'obtention des grandeurs effectives d'un cristal photonique monodimensionnel. La méthode employée consiste à calquer les propriétés en dispersion et en réflexion d'un cristal sur celles d'un milieu homogène anisotrope. Cette nouvelle approche permet d'atteindre les permittivité et perméabilité effectives du cristal sous la forme d'un couple de tenseurs. Leur expression indique un critère nécessaire pour réaliser l'adaptation d'impédance entre un cristal et le milieu ambiant. Celui-ci est alors étendu puis appliqué aux cristaux bidimensionnels.Le second volet est l'étude du guidage de modes quasi-TEM uniformes dans un guide métallique au moyen de parois structurées. Les structures sont des surfaces hard analysées grâce à la méthode modale tandis que les guides d'ondes associés le sont par une extension de la méthode des sources fictives. Cartes de champs et relations de dispersion révèlent le comportement des surfaces et guides envisagés.
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Dalal, Mohamed. „Contribution à l'étude de la saturation des tissus simples et multicouches : tissus 2D et 3D“. Phd thesis, Université de Haute Alsace - Mulhouse, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00841290.
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Le tissu est réalisé par un entrecroisement, appelé armure [1], de 2 réseaux de fils, un longitudinal et un transversal 2D et de plus de 2 réseaux 3D. Les propriétés de ces tissus seront fonction de la quantité de fil insérable dans l'armure, quantité dont la limite doit être déterminée de façon précise. Hors, à ce jour, cette limite est très mal connue [2]. Donc, l'utilité principale du calcul des limites de tissabilité est de savoir si un tissu 2D ou 3D est réalisable ou non sur une machine à tisser. Les coefficients de difficulté permettent d'éviter des productions endommageant le matériel et aussi d'apprécier a priori les problèmes de rendement de production des articles proches des limites de tissabilité tel que les tissus techniques. Il est d'autre part possible de déduire certaines caractéristiques techniques de l'article réalisé. Ces calculs peuvent en effet quantifier le serrage des fils entre eux et permettre de déduire les caractéristiques mécaniques et physiques. Les raisons motivant ces recherches sont d'une part d'éviter un surcoût de production en essayant de tisser un article, 2D ou 3D, impossible à tisser et d'autre part de diminuer les casses des fils et l'usure des éléments de la machine à tisser à cause d'une surcharge sur le métier à tisser pendant l'opération de tissage. Après la mise en place d'un plan d'expérience de tissage, l'étude des propriétés mécaniques et physiques d'un nombre représentatifs de tissus 2D et 3D et la modélisation des structures tissées a permis de proposer de nouvelles équations de saturations et de limite de tissabilité en particulier pour le 3D [3]. Par ailleurs, à partir de ces équations, il est possible de prévoir, pour une contexture et une armure donnée en 2D ou 3D, la masse maximale de fil insérable dans le tissu ainsi que la difficulté qui sera rencontrée lors du tissage. Les relations théoriques nouvelles proposées, indices de saturation numérique et indice de saturation massique ont été confirmées par les résultats expérimentaux et Il a été conclu que les équations et abaques qui en découlent sont des outils utiles pour l'industrie de tissage traditionnel et technique.
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Lozay, Quentin. „Conception et caractérisations de matériaux composites nanostructurés à hautes propriétés barrières. Etude films multinanocouches de PE et PA6 chargés de montmorillonite“. Thesis, Normandie, 2020. http://www.theses.fr/2020NORMR012.
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Les polymères sont utilisés dans de très nombreux secteurs d’activités tels que l’emballage, l’automobile, … car sont dotés de bonnes propriétés mécaniques, thermiques et barrières. Les enjeux économiques et environnementaux poussent le développement vers des matériaux plus performants et allégés. L’objectif de ce travail de thèse visait l’élaboration de films composites multicouches à base de polyéthylène (PE) et de polyamide (PA6) offrant de hautes propriétés barrières aux gaz et à l’eau. Un procédé de coextrusion équipé d’éléments multiplicateurs a permis de réaliser des multicouches de 100 μm d’épaisseur contenant jusqu’à 2049 couches. Deux séries de films PE-liant-PA6 de compositions différentes ont été étudiées. Des argiles (montmorillonites modifiées) ont été incorporées (à 0,5 et 5 wt%) dans les couches alternées de PE et PA6. Les propriétés structurales, thermiques, mécaniques de ces multicouches ont été corrélées aux propriétés de transport. Nous avons observé des effets de confinements sur la nanostratification des films et la cristallinité des polymères et l’impact sur les propriétés barrières. Nous avons montré la complexité des structures multinanocouches impliquant les interphases ainsi que la complexité des mécanismes de transfert. Le modèle en série de prédiction de perméabilité a mis en évidence des améliorations significatives des propriétés barrières aux gaz des couches confinées de PE mais pas à l’eau. L’effet barrière sur l’ensemble des multicouches a été toutefois limité en raison des orientations « on edge » des phases cristallines et des défauts de structure. Le confinement des nanocharges (à 1% v/v) dans les couches de PA6 a permis d’accroître les propriétés barrières des multicouchesPolymers are used in many fields such as packaging, automotive, etc. as they have good mechanical, thermal and barrier properties. Economic and environmental challenges are driving development towards more efficient and lighter materials. The aim of this thesis work was to develop multilayer composite films based on polyethylene (PE) and polyamide (PA6) with high gas and water barrier properties. A coextrusion process with multiplier elements made it possible to carry out 100 μm thick multilayers containing up to 2049 layers. Two series of PE-binder-PA6 films of different compositions were studied. Clays (organo-modified montmorillonites) were incorporated (at 0.5 and 5 wt%) into the alternating layers of PE and PA6. The structural, thermal and mechanical properties of these multilayers have been correlated with the transport properties. We observed confinement effects on nanostratification of films and crystallinity of polymers and the impact on barrier properties. We showed the complexity of the multinanolayer structures involving interphases as well as the complexity of the transfer mechanisms. The serial model for predicting permeability highlighted significant improvements in the gas barrier properties of confined PE layers but in water. The barrier effect on all of the multilayers was, however, limited due to the “on edge” orientation of the crystalline phases and structural defects. The confinement of nanofillers (at 1% v/v) in PA6 layers has made it possible to increase the barrier properties of multilayers
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Sallem-Idrissi, Naïma. „Comportement mécanique et évolution structurale induite dans des films multicouches à base de polyamide 6 et de polyéthylène“. Thesis, Lille 1, 2008. http://www.theses.fr/2008LIL10084/document.
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Ce travail porte sur l'étude du comportement mécanique et de l'évolution structurale induite dans des films tricouches coextrudés gonflés à base de polyamide 6 (PA6) et de polyéthylène (PE) sollicités en tractions uniaxiale et biaxiale. L'analyse des transformations de phase et de l'orientation moléculaire a été réalisée par couplage entre la diffraction des rayons X et la spectroscopie infrarouge via la technique du «trichroïsme». La caractérisation des films non déformés a montré que le PE et le PA6, qu'ils soient seuls ou en structures multicouches, présentent des propriétés structurales et thermiques similaires et ne sont pas affectés par la présence de l'autre matériau. Mécaniquement, les multicouches sont caractérisés par un niveau de contrainte intermédiaire à ceux des polymères parents qui, en traction uniaxiale, peut être décrit à l'aide d'une simple loi des mélanges prenant en compte les comportements des polymères parents. Alors qu'en traction uniaxiale, l'allongement à la rupture des multicouches est limité à celui du PA6, la biétirabilité du PA6 est nettement améliorée en présence de PE. L'analyse structurale des films déformés a mis en évidence une transformation graduelle de la phase mésomorphe ß en forme a dans la couche de PA6. Cette transition, qui témoigne des mécanismes de plasticité mis en jeu, a lieu de façon similaire quelle que soit la composition du film en traction uniaxiale. En revanche, sous sollicitation biaxiale, il a été montré que cette transition est ralentie en présence de PE. Ceci montre que la déformation biaxiale dans les multicouches procède par des mécanismes de déformation différents de ceux impliqués dans les films monocouchesThis work deals with the mechanical behaviour and structural evolution of coextruded blown multilayer films composed of polyamide 6 (PA6) and polyethylene (PE) under uniaxial and biaxial stretching. Phase transformations and molecular orientation have been investigated by both X-ray scattering and infrared trichroism using three-dimensional infrared technique. Analysis of the undeformed multilayers has shown that the structural and thermal properties of each layer were similar to that of the pure component and were not affected by the other material. Concerning the mechanical behaviour, the stress level of the multilayer films lies between those of the pure component and in uniaxial drawimg, It can be descnbed by a simple additive law mixture. Whereas the strain at break is governed by PA6 under uniaxial drawing, the biaxial stretchabllity of the PA6 layer is improved with PE fraction. Regarding the structural evolution, a gradual disorder-order transition occurs with deformation in the PA6 layer. This transition is simllar whatever the film composition under uniaxial drawing. By contrast, under biaxial drawing, the ß~~a transformation is delayed with the addition of PE. This result points at that biaxial deformation in the multilayer films proceeds with different plastic processes from those implied in pure components. Additionally, a critical level of a content in the PA6 layer has been identified to produce the failure of the multilayer structure
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Nierenberger, Mathieu. „Mécanique multiéchelles des parois vasculaires : expérimentation, imagerie, modélisation“. Phd thesis, Université de Strasbourg, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00966831.
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Les perspectives d'évolution des techniques chirurgicales sont de plus en plus demandeuses de modèles permettant de prédire déplacements et contraintes au sein des tissus. De tels modèles permettent par exemple de mieux focaliser un traitement sur une zone de tissu affectée par une pathologie. L'un des principaux obstacles posés par la plupart des modèles existants adaptés à la description du comportement mécanique des tissus vivants concerne la difficulté de mesure de leurs paramètres. Il en résulte une difficulté à les déterminer, ainsi qu'à comprendre leur influence. L'adoption d'une modélisation multiéchelles permet d'apporter une réponse satisfaisante à ce problème. En effet, elle autorise la prise en compte et lacombinaison de phénomènes simples qui ont lieu à différentes échelles, et fait ainsi intervenir des paramètres physiques et mesurables. Dans l'étude proposée, nous nous focalisons sur le comportement mécanique des parois des veines en pont, qui peuvent parvenir à rupture lors d'un choc appliqué à la tête. Nous proposons pour commencer des observations par microscopie optique, microtomographie X et microscopie confocale biphotonique visant à caractériser la structure de la paroi vasculaire à différentes échelles. Un essai mécanique est combiné à l'une des observations. Nous proposons ensuite une nouvelle modélisation multiéchelles du comportement mécanique de cette paroi vasculaire. Cette modélisation combine des modèles simples à trois échelles et reproduit ainsi le comportement mécanique global de la paroi vasculaire. Pour finir, le modèle est intégré à une modélisation par éléments finis afin de permettre l'étude de géométries complexes.
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Nguyen, Duc Thai. „Benchmark d'un modèle layer wise de multicouches et implémentation du modèle dans Abaqus“. Phd thesis, Université Paris-Est, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00730740.
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Dans ce travail de thèse, le comportement des composites stratifiés est étudié en utilisant des développements d'ordres élevés ou de type layer wise. Un modèle layer wise LS1 (et l'élément fini à huit nœuds qui lui est associé) a été développé en premier lieu pour l'analyse spécifique des contraintes entre les couches pour des problèmes de bords libres ou bien pour l'étude des liaisons entre les couches. Il est fondé sur un modèle de type layer wise qui considère le stratifié comme une superposition de plaques de Reissner couplées les unes aux autres par des efforts d'interfaces. Cet élément a 5n degrés de liberté par noeud (n étant le nombre de couches) et donne une prédiction des contraintes d'interface. Les travaux précédents se concentraient sur la précision et l'utilisation de l'estimation de ces contraintes d'interface. Mais le modèle permet aussi de calculer les déplacements et les déflexions ainsi que d'extraire les contraintes dans l'épaisseur avec ou sans post-traitement. Dans ce mémoire, la précision et la validité du calcul des déplacements et des contraintes ont été établies à partir d'un nombre important de benchmarks en flexion de composites et des plaques sandwich. Le but de cette étude est aussi de mieux positionner et de promouvoir cette approche en contraintes issue des travaux de Pagano peu utilisés et mal référencés. Ce modèle est ensuite développé et implémenté dans le code de calcul par éléments finis Abaqus via la routine utilisateur User-Element (UEL). Pour démontrer l'efficacité du modèle et du code de calcul, des exemples qui comprennent des plaques isotropes et anisotropes sont traités
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Rohan, Christian Pierre-Yves. „Etude biomécanique de l’action des Bas Médicaux de Compression sur les parois veineuses du membre inférieur“. Thesis, Saint-Etienne, EMSE, 2013. http://www.theses.fr/2013EMSE0721/document.
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La compression élastique est la thérapeutique conservatrice la plus efficace pour la prise en charge de l'insuffisance veineuse et pour le traitement de la maladie veineuse chronique et de ses complications. Malheureusement, en pratique, les objectifs thérapeutiques ne sont pas toujours atteints ce qui souligne le manque de connaissance actuel concernant les mécanismes qui permettent aux Bas Médicaux de Compression (BMC) d'apporter les bienfaits thérapeutiques. Pour apporter des éléments de réponse, une étude numérique de l’action des BMC sur les veines a été réalisée. Dans un premier temps, une nouvelle méthodologie a été développée pour prévoir les pressions transmises aux parois des veines superficielles et pour quantifier la diminution de la pression transmurale et du calibre que la compression engendre. Une étude de sensibilité réalisée à partir du modèle Eléments Finis développé a permis de mettre en évidence les principaux paramètres qui conditionnent l’action des BMC. Il a ensuite été utilisé pour simuler différents scénarios d’application en lien avec la compression en post-sclérothérapie pour répondre à des problématiques industrielles. Dans une deuxième phase de l’étude, une méthode de modélisation numérique de la réponse des veines profondes à la contraction musculaire lors du port d’un BMC a été développée. Une étude de sensibilité a permis d’apporter des éléments de réponse quant à l’influence relative des aponévroses musculaires, de la contraction musculaire et du port d’un BMC. Ces travaux ouvrent des perspectives d’études nouvelles sur le développement d’outils pour permettre aux fabricants de BMC d’adapter le niveau de compression à chaque patientCompression therapy is a highly effective modality for treating venous disorders of the lower leg and is considered as the “gold standard” for non-operative therapy. However the mechanisms by which Medical Compression Stockings (MCS) benefit the control and treatment of venous insufficiency are neither clearly understood nor have they been conclusively demonstrated. In the present study, the biomechanical response of the lower leg veins to elastic compression is modelled in order to address some of the issues relating to the mechanisms by which it achieves its medical function. First, a new methodology has been developed in order to predict the pressure transmitted to the superficial vein wall during external compression and to quantify the resulting variations of transmural pressure and of the vein cross sectional area. A parametric study was performed to study the influence of the model parameters on the response of the vein. The developed model was also used to simulate different scenarii related to the use of elastic compression after sclerotherapy. In a second step, a numerical approach was developed to model the biomechanical response of deep veins to elastic compression. A parametric study was performed to evaluate the relative influence of the muscular aponeurosis, muscular contraction and external compression applied by MCS. The obtained results bring a new insight on MCS mechanical action and its possible benefits. They also open up new perspectives, especially, regarding the development of new tools to assist MCS manufacturers in adapting the level of compression to the location of the deep vein, the morphology of the patient and the severity of the disease
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Henni, Younes. „Etudes magnéto-Raman de systèmes - graphène multicouches et hétérostructures de graphène-nitrure de bore“. Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAY060/document.
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Comme le quatrième élément le plus abondant dans l’univers, le carbone joue un rôle important dans l’émergence de la vie sur la terre comme nous la connaissons aujourd’hui. L’ère industrielle a vu cet élément au cœur des applications technologiques en raison des différentes façons dont les atomes forment les liaisons chimiques, ce qui donne lieu à une série d’allotropies chacun ayant des propriétés physiques extraordinaires. Par exemple, l’allotrope le plus thermodynamiquement stable du carbone, le cristal de graphite, est connu pour être un très bon conducteur électrique, tandis que le diamant, très apprécié pour sa dureté et sa conductivité thermique, est néanmoins considéré comme un isolant électrique en raison de sa structure cristallographique différente par rapport au graphite. Les progrès de la recherche scientifique ont montré que les considérations cristallographiques ne sont pas le seul facteur déterminant pour une telle variété dans les propriétés physiques des structures à base de carbone. Ces dernières années ont vu l’émergence de nouvelles formes allotropiques de structures de carbone qui sont stables dans les conditions ambiantes, mais avec dimensionnalité réduite, ce qui entraîne des propriétés largement différentes par rapport aux structures en trois dimensions. Parmi ces nouvelles classes d’allotropes il y a le graphene, qui est le premier matériau à deux dimensions. L’isolation réussi de monocouches de graphène a contesté une croyance établie depuis longtemps en physique : le fait que les matériaux purement 2D ne peuvent pas exister dans les conditions ambiantes parce qu'ils sont instables en raison de l’augmentation des fluctuations thermiques lorsqu’ils se prolongent dans les 2D. Afin de minimiser son énergie, un matériau se brisera en îlots coagulées. Le graphène arrive cependant à surmonter cette barrière en formant des ondulations continues sur la surface du substrat et est stable même à température ambiante et pression atmosphérique. Une grande intention dans la communauté scientifique a été donnée au graphène, après les premiers résultats publiés sur les propriétés électroniques de ce matériau. Les propriétés fondamentales et mécaniques du graphène sont fascinants. Grace aux atomes de carbone qui sont emballés dans un mode sp2 hybridé, formant ainsi une structure de réseau hexagonal, le graphène possède le plus grand module de Young et la plus grande capacité d’étirement, en même temps des centaines de fois plus dur que l’acier. Il conduit la chaleur et l’électricité de manière très efficace. L’aspect le plus fascinant à propos du graphène est surement la nature de ses porteurs de charge à basse énergie. En effet, le graphène présente des bandes d’énergie linéaires au point de neutralité de charge, donnant aux porteurs de charge une nature relativiste. De nombreux phénomènes observés dans ce matériau sont des conséquences de la nature relativiste de ses porteurs. Transport balistique, conductivité optique universelle, absence de rétrodiffusion, et une nouvelle classe d’effet Hall quantique sont de bons exemples de phénomènes nouvellement découverts dans ce matériau. Il est cependant encore trop tôt pour affirmer que toutes les propriétés physiques du graphene sont bien comprises. Dans cette thèse, nous avons mené des expériences de spectroscopie magnéto-Raman pour répondre à certaines des questions ouvertes dans la physique du graphène, notamment l’effet de couplage de Coulomb sur le spectre d’énergie du graphène, et le changement dans les propriétés physiques du graphène multicouche en fonction de sa cristallographie. Nos echantillions ont été soumis à de forts champs magnétiques, appliqués perpendiculairement aux plans atomiques. Le spectre d’excitation sous champ magnétique montre un couplage entre ces excitations et les modes de vibratoires. Cette approche expérimentale permet de remonter à la structure de bande du graphene en champs nul, ainsi que de nombreuses autres propriétés du matériauAs the fourth most abundant element in the universe, Carbon plays an important rolein the emerging of life in earth as we know it today. The industrial era has seen this element at the heart of technological applications due to the different ways in which carbon forms chemical bonds, giving rise to a series of allotropes each with extraordinary physical properties. For instance, the most thermodynamically stable allotrope of carbon, graphite crystal, is known to be a very good electrical conductor, while diamond very appreciated for its hardness and thermal conductivity is nevertheless considered as an electrical insulator due to different crystallographic structure compared to graphite. The advances in scientific research have shown that crystallographic considerations are not the only determining factor for such a variety in the physical properties of carbon based structures. Recent years have seen the emergence of new allotropes of carbon structures that are stable at ambient conditions but with reduced dimensionality, resulting in largely different properties compared to the three dimensional structures. Among these new classes of carbon allotropes is the first two-dimensional material: graphene.The successful isolation of monolayers of graphene challenged a long established belief in the scientific community: the fact that purely 2D materials cannot exist at ambient conditions. The Landau-Peierls instability theorem states that purely 2D materials are very unstable due to increasing thermal fluctuations when the material in question extends in both dimensions. To minimize its energy, the material will break into coagulated islands, an effect known as island growth. Graphene happens to overcome such barrier by forming continuous ripples on the surface of its substrate and thus is stable even at room temperature and atmospheric pressure.A great intention from the scientific community has been given to graphene, since 2004. Both fundamental and mechanical properties of graphene are fascinating. Thanks to its carbon atoms that are packed in a sp2 hybridized fashion, thus forming a hexagonal lattice structure, graphene has the largest young modulus and stretching power, yet it is hundreds of times stronger than steel. It conducts heat and electricity very efficiently, achieving an electron mobility as high as 107 cm−2V−1 s−1 when suspended over the substrate. The most fascinating aspect about graphene is the nature of its low energy charge carriers. Indeed, graphene has a linear energy dispersion at the charge neutrality, giving the charge carriers in graphene a relativistic nature. Many phenomena observed in this material are consequences of this relativistic nature of its carriers. Ballistic transport, universal optical conductivity, absence of back-scattering, and a new class of room temperaturequantum Hall effect are good examples of newly discovered phenomena in thismaterial. Graphene has become an active research area in condensed matter physics since 2004. It is however still early to state that all the physical properties of this material are well understood. In this thesis we conducted magneto-Raman spectroscopy experiments to address some of the open questions in the physics of graphene, such as the effect of electron-electron coupling on the energy spectrum of monolayer graphene, and the change in the physical properties of multilayer graphene as a function of the crystallographic stacking order. In all our experiments, the graphene-based systems have been subject to strong continuous magnetic fields, applied normal to the graphene layers. We study the evolution of its energy excitation spectra in the presence of the magnetic field, and also the coupling between these excitations and specific vibrational modes that are already in the system. This experimental approach allows us to deduce the band structure of the studied system at zero field, as well as many other lowenergy properties
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Fillon, Amélie. „Interdépendance entre contraintes, transition de phase et nanostructure lors de la croissance par pulvérisation magnétron de films métalliques : application au système Mo/Si“. Phd thesis, Université de Poitiers, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00628047.
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Ce travail porte sur la compréhension des mécanismes de génération de la contrainte durant la croissance 2D de films métalliques de basse mobilité. L'évolution de la contrainte est suivie in-situ et en temps réel durant la croissance par pulvérisation magnétron de films Mo-Si par mesure de la courbure du substrat. Le dispositif optique multi- faisceaux utilisé offre une sensibilité sub-monocouche et permet ainsi de détecter des changements subtils de la contrainte de surface/interface, les transitions structurales et la formation de défauts dans le film. Les résultats sont interprétés et discutés sur la base d'observations ex-situ XRD, EBSD, HRTEM et AFM. Il est montré la possibilité d'ajuster la contrainte en changeant les conditions de nucléation, le flux et l'énergie des particules incidentes. Pour les solutions solides métastables Mo1-xSix sur a-Si, l'établissement au-delà d'une épaisseur critique d'une contrainte de tension, corrélée à l'augmentation de la taille latérale des grains, est attribuée à un changement de volume à la cristallisation du film. En revanche, pour des conditions similaires de dépôt, un état stationnaire en compression se développe dans les films dont la croissance est initiée sur c-Mo, après un stade initial en tension résultant d'une croissance en épitaxie, la formation de défauts est identifiée comme la source principale de cette contrainte compressive. Selon l'énergie des espèces pulvérisées, les atomes s'incorporent préférentiellement dans les joints de grains ou en interstitiel dans le grain, ce qui conduit à deux états distincts de contrainte, comme le révèlent les analyses XRD exsitu. Une interdépendance entre les propriétés électroniques et élastiques des films Mo1-xSix est également mise en évidence.
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Merindol, Rémi. „Layer-by-layer assembly of strong bio-inspired nanocomposites“. Thesis, Strasbourg, 2014. http://www.theses.fr/2014STRAE015/document.
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Les performances exceptionnelles des composites naturels comme la nacre ou le bois émergent de l’arrangement précis d’éléments souples et rigides à l’échelle nanométrique. L’assemblage couche-par-couche permet la fabrication de films avec un contrôle nanométrique de l’organisation et de la composition. Ce travail décrit l’assemblage et les propriétés de nouveaux nano-composites contenant des nano-renforts 1-D (fibrilles de cellulose) et 2-D (plaquettes d’argile). Nous avons combiné les argiles avec une matrice extrêmement souple de poly(diméthylsiloxane) dans une architecture lamellaire imitant celle de la nacre. Nous avons étudié des composites à base de fibrilles de cellulose aléatoirement orientées dans le plan, puis alignées dans une direction pour mieux imiter les parois cellulaires du bois. Les propriétés mécaniques de ces composites bio-inspirés égalent ou surpassent celles de leurs homologues naturels, tout en étant transparents et dans certains cas auto-réparantsNatural materials such as nacre or wood gain their exceptional mechanical performances from the precise organisation of rigid and soft components at the nano-scale. Layer-by-layer assembly allows the preparation of films with a nano-scale control over their organisation and composition. This work describes the assembly and properties of new nano-composites containing 1-D (cellulose nano-fibrils) and 2-D (clay nano-platelets) reinforcing elements. The clay platelets were combined with an extremely soft matrix (poly(dimethylsiloxane)) to mimic the lamellar architecture of nacre. Cellulose based composites with a random in plane orientation of the fibrils were studied first, later we aligned the fibrils in a single direction to mimic further the cell wall of wood. The mechanical properties of these bio-inspired composites match or surpass those of their natural counterparts, while being transparent and in one case self-repairing
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Simon, Pierre. „Modélisation du comportement mécanique et de la rupture en conditions dynamiques d’aciers de structure et à blindage“. Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0042.
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Cette étude s’intéresse à la modélisation du comportement thermoviscoplastique ainsi qu’à la rupture d’un acier de construction « S355NL » et d’un acier à blindage naval. Une campagne expérimentale a permis d’observer la réponse mécanique de ces matériaux sur une large gamme de condition de sollicitation, notamment leurs sensibilités à la vitesse de déformation ( de 〖10〗^(-3) à ~〖10〗^4 s^(-1)) et à la température (de -100 à 200 °C). Ces résultats ont été exploités lors de l’identification de lois de comportement permettant de représenter précisément le comportement mécanique de ces matériaux. Afin d’améliorer la description de la sensibilité à la vitesse de déformation, un nouvelle approche a également été développée. Une fois ces lois déterminées, elles ont été utilisées dans des simulations numériques modélisant l’impact d’un projectile sur ces aciers. Les résultats obtenus ont été comparés avec les essais expérimentaux correspondant afin d’estimer la fiabilité des données et des hypothèses utilisées lors des simulationsThe present study deals with the modelling of the thermo-viscoplastic behaviour and the failure of a structural steel “S355NL” and a naval armour steel. An experimental campaign have been performed to observe the mechanical response of these material over a wide range of conditions, especially their sensitivities to the strain rate (from 〖10〗^(-3) to ~〖10〗^4 s^(-1)) and to the temperature (from -100 to 200 °C). The obtained results have been used to identify the parameters of several constitutive relations. A new approach have been developed to improve the description of the strain rate sensitivity. These relations have been implemented in numerical simulation to model the impact of a projectile on these steels. The obtained results have been compared with corresponding experimental tests in order to assess the reliability of the data and the hypothesis used in the simulations
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Parra, Martinez Juan Pablo. „On multilayered system dynamics and waves in anisotropic poroelastic media“. Doctoral thesis, KTH, VinnExcellence Center for ECO2 Vehicle design, 2016. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-195801.
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The mechanical and acoustic anisotropy of media is a governing factor in the behaviour of multilayered systems including such media. The understanding of the mechanisms conditioning the dynamic behaviour of multilayered systems is of paramount importance. In particular, the intrinsic anisotropy of poroelastic media presents a potential for the optimal design of systems for multifunctional performances. Indeed, these multilayered systems are bound by stiffness, thermal and acoustic performance constraints in simultaneously. A plane wave method is presented to study the influence of material orientation in the dynamic behaviour of multilayered systems composed of anisotropic poroelastic media. The method is applied to a system composed of an anisotropic open-celled melamine foam core in between two metal sheets. This particular multilayered configuration allows to shed light on phenomena intrinsic to layers composed of anisotropic poroelastic materials, such as the frequency shift of the fundamental resonance of the panel, or the compression-shear coupling effects taking place in the poroelastic core layers. The latter phenomena is of particular importance, as it is evidenced on the unconventional polarisation of waves in anisotropic poroelastic media. Finally, the method is adapted to the optimisation of multilayered systems for acoustic performance. the design variables are consequently the core material orientations with respect to the global coordinate system. The solutions to the optimisation problem are analysed in terms of dynamic behaviour, thus allowing to correlate acoustic performance of the overall structure, and the response of each individual layer.QC 20161110
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Almohamad, Ramia. „Etude du tissage hybride multicouche : réalisation d’une machine par une approche multiaxes synchronisés“. Thesis, Mulhouse, 2014. http://www.theses.fr/2014MULH8852/document.
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Un tissu classique est réalisé par l’entrecroisement de 2 réseaux de fils (appelé armure), un longitudinal, la chaîne et un transversal, la trame. L’introduction des tissus dans les applications techniques a nécessité le développement de réseaux de fils beaucoup plus complexes permettant la réalisation d’entrecroisement en 3D. Toutefois, ces tissus complexes ne sont constitués que de fils textiles de même nature. Dans un futur proche, il sera nécessaire d’entrecroiser d’une part des fils textiles, mais aussi d’autres éléments tels que des capteurs, des tubes d’alimentation liquide, des fils électriques ou tout autre objet. Le but de notre travail est de développer un nouveau concept de machine pouvant répondre à ces nouvelles exigences. Dans le cadre du développement d’un nouveau concept de tissage, nous souhaitons mettre en mouvement les divers mécanismes de la machine à tisser de manière indépendante et remplacer la synchronisation mécanique de ces mécanismes, par une synchronisation électronique. Ce nouveau type de synchronisation permettra de « déstructurer » l’horloge de tissage et ainsi apporter de nouvelles fonctions. La réalisation de cette nouvelle machine a conduit à la conception d’une partie mécanique et d’une partie électronique.L'automatisation développée lors de la réalisation de cette machine est fondée sur la mise en place d'une structure avancée d'automatisation, constituée d’un contrôleur de mouvement, d’un IHM, d’une automate déporté, connectés sur un bus de terrain CANmotion, essayant de répondre au mieux aux besoins des utilisateurs. La flexibilité et la synchronisation électronique présente dans cette machine architecturée autour de cames électroniques, sont les points forts, et laisse la porte ouverte à l'utilisation de cette machine pour de nouvelles applications. En particulier la réalisation de tissus multicouches hybrides complexesWoven fabric is basically produced by interlacing two set of threads, warp yarns, or ends, which run lengthwise in the fabric and the filling yarns (weft), or picks, which run from side to side. The traditional system of ends and picks interlacing is identified as a two dimensional weave or pattern. Involving woven fabrics into technical applications require the evolution of advanced patterns in which ends and picks can be interlaced to build a 3D woven fabric. Moreover, these advanced patterns can allow the integration of new elements other than textile yarns such as sensors, liquid-feeding tubes, electric wires, etc. The goal of this study is to develop a new concept of weaving machine that fill these requirements by moving the various mechanisms of weaving machine independently and replacing the mechanical synchronization by an electronic one. Such a new synchronization will take the timing diagram apart and thus to bring new functions. The new concept of the weaving machine lies on two parts; a mechanical part and an electronic part. The developed automation for this new concept is based on an advanced automation structure. This structure is composed of motion controller, IHM, a distance PLC connected to a CANmotion bus to meet the user's needs, this new concept of weaving machine based on electronic cams which is one of the strongest point. This new machine electronically synchronized allows a great flexibility and gives a great opportunity to develop a wide range of new woven fabric structures
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Jrad, Wassim. „Dynamic behavior of thin-walled beams : Analytical, numerical and experimental approaches“. Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0271.
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Les poutres à parois minces à sections ouvertes sont des éléments de base des ouvrages courants en génie civil, de l'automobile et de l'aéronautique. En raison de leur élancement et la forme des sections, elles sont très sensibles à la torsion et aux instabilités aussi bien en statique qu’en dynamique. En dynamique, les modes de vibration en torsion sont plus dominants par rapport au modes de flexion classiques. Pour ces raisons, les défaillances planaires de telles structures sont connues pour être une exception plutôt qu'une règle. Dans ce travail de thèse, on s’intéresse au comportement dynamique de poutres à parois minces et à section ouvertes arbitraires. En se basant sur le modèle de Vlasov qui prend en compte de la torsion et du gauchissement, les équations de mouvement 3D sont dérivées à partir du principe d’Hamilton. Des solutions analytiques originales pour différentes conditions aux limites sont dérivées pour des modes supérieurs en vibrations libres. Dans ces solutions, les effets des termes de rotation inertiels en flexion et torsion sont pris en compte. Pour des cas généraux, un modèle élément fini de poutre 3D est décrit et implémenté. Dans le modèle, un degré de liberté (ddl) est affecté au gauchissement. Toutes les matrices de rigidité masse de base sont calculées par intégration numérique (intégration de Gauss). Dans le modèle, les calculs en vibrations libres et forcées sont possibles. Le modèle est validé par comparaison aux solutions numériques et expérimentaux de la littérature. Une comparaison aux simulations des codes commerciaux est aussi suivie. Afin de valider le modèle théorique et numérique utilisé, une campagne d’essais a été suivie au LEM3 à Metz. Des essais de vibration libre et forcée sont effectués sur des poutres à parois minces avec différentes conditions aux limites. Les solutions analytiques, numériques et les mesures expérimentales sont comparées et validées. Un bon accord entre les différentes solutions est constaté. Le modèle est étendu aux poutres 3D retenues latéralement par des entretoises. Des ressorts élastiques et visqueux 3D sont ajoutés dans le modèle numérique. L'effet des entretoises est étudié dans le but d’améliorer le comportement des poutres à parois minces vis-à-vis des modes indésirables de type flexion latérale et torsionThin-walled beams with open section constitute main elements in engineering applications fields as in civil engineering, automotive and aerospace construction. Due to slenderness and cross section shapes, these elements are very sensitive to torsion and instabilities in both statics and dynamics. In dynamics, the torsional and flexural-torsional modes of vibration are often lower frequencies compared to the classical plane pure bending modes. Thus, planar failures of such structures are known to be an exception rather than a rule. In torsion, warping is important and governs the behavior. In this thesis work, we are interested with the dynamic behavior of thin-walled beams with arbitrary open cross sections. Based on the Vlasov’s model accounting for warping, the 3D motion equations are derived from the Hamilton’s principle. Original analytical solutions for different boundary conditions are derived for higher free vibration modes. In these solutions, the effects of the inertial rotation terms in bending and torsion are taken into consideration. For more general cases, a 3D beam finite element model is described and implemented. Compared to conventional 3D beams, warping is considered as an additional Degree Of Freedom (DOF). The mass and stiffness matrices are obtained by numerical integration (Gauss method). In the model, free and forced vibration analyses are possible. The model is validated by comparison with benchmark solutions available in the literature and other numerical results obtained from simulation on commercial codes. In order to validate the present model, laboratory test campaign is undertaken at the LEM3 laboratory in Metz. Tests are carried out on thin-walled beams with different boundary conditions. Free and forced vibration tests are performed using impact hammer and shaker machine. In the presence of arbitrary sections, flexural-torsional vibration modes are observed. The analytical, the numerical and the experimental solutions are compared and validated. Moreover, the numerical and experimental dynamic response spectra are compared. A good agreement between the various solutions is remarked. The model is extended to 3D beams in presence of lateral braces. 3D elastic and viscous springs are added in the finite element model. The effect of the springs is studied in order to improve the behavior of thin-walled beams against undesirable lateral bending and torsion modes
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Simon, Pierre. „Modélisation du comportement mécanique et de la rupture en conditions dynamiques d’aciers de structure et à blindage“. Thesis, Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0042/document.
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Cette étude s’intéresse à la modélisation du comportement thermoviscoplastique ainsi qu’à la rupture d’un acier de construction « S355NL » et d’un acier à blindage naval. Une campagne expérimentale a permis d’observer la réponse mécanique de ces matériaux sur une large gamme de condition de sollicitation, notamment leurs sensibilités à la vitesse de déformation ( de 〖10〗^(-3) à ~〖10〗^4 s^(-1)) et à la température (de -100 à 200 °C). Ces résultats ont été exploités lors de l’identification de lois de comportement permettant de représenter précisément le comportement mécanique de ces matériaux. Afin d’améliorer la description de la sensibilité à la vitesse de déformation, un nouvelle approche a également été développée. Une fois ces lois déterminées, elles ont été utilisées dans des simulations numériques modélisant l’impact d’un projectile sur ces aciers. Les résultats obtenus ont été comparés avec les essais expérimentaux correspondant afin d’estimer la fiabilité des données et des hypothèses utilisées lors des simulationsThe present study deals with the modelling of the thermo-viscoplastic behaviour and the failure of a structural steel “S355NL” and a naval armour steel. An experimental campaign have been performed to observe the mechanical response of these material over a wide range of conditions, especially their sensitivities to the strain rate (from 〖10〗^(-3) to ~〖10〗^4 s^(-1)) and to the temperature (from -100 to 200 °C). The obtained results have been used to identify the parameters of several constitutive relations. A new approach have been developed to improve the description of the strain rate sensitivity. These relations have been implemented in numerical simulation to model the impact of a projectile on these steels. The obtained results have been compared with corresponding experimental tests in order to assess the reliability of the data and the hypothesis used in the simulations
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El, Rassy Elissa. „Development of Methods to Identify Thermophysical Properties of Complex Media“. Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2019. http://www.theses.fr/2019ESMA0013.
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Les matériaux à structures complexes (anisotropes, multicouches et hétérogènes comme poreux) sont de plus en plus utilisés dans de nombreuses applications (ex. automobile,aéronautique, industrie chimique, génie civil et biomédical), notamment en raison de leur amélioration des propriétés mécaniques et physiques. L’identification des propriétés thermophysiques de ces matériaux devient un enjeu incontournable dans plusieurs applications afin de prédire correctement l’évolution de la température au sein de ces structures et d’assurer le contrôle et la modélisation des transferts de chaleur au cours des processus. Dans ce contexte,l’identification des propriétés thermophysiques de tels matériaux, suscitent depuis de nombreuses années une préoccupation importante et croissante. La principale caractéristique de cette thèse concerne la mise en œuvre d’une méthode d’identification directe et simultanée des diffusivités thermiques de matériaux monocouches ou multicouches à l’aide d’un modèle3D transitoire analytique et d’une expérience unique et non intrusive. La méthode proposée est d’abord validée sur un matériau monocouche opaque et isotrope, puis appliquée et vérifiée sur un matériau orthotrope. La méthode d’identification est basée sur l’expérience bien connue de la méthode flash, qui utilise l’évolution de la température sur la face avant ou arrière de l’échantillon, enregistrée via une caméra infrarouge, pour identifier les paramètres inconnus. Compte tenu de la complexité et de la non-linéarité du problème inverse, un algorithme d’optimisation hybride couplant un algorithme stochastique (Optimisation par essaims particulaires) et un déterministe (de type gradient), a été choisi. L’estimation repose sur la minimisation de l’écart entre les mesures et la réponse d’un modèle semi-analytique inspiré de l’approche des quadripôles thermiques qui prédit l’évolution de la température sur la face avant ou la face arrière. L’excitation thermique, générée par un laser CO2, est représentée par un flux de chaleur localisé imposé qui peut être de type Dirac ou créneau. Les estimations sont comparées aux valeurs trouvées dans la littérature et aux résultats obtenus en utilisant d’autres méthodes bien établies. Enfin, quelques améliorations de la méthode sont étudiées, en termes de temps de calcul et de précision, avec une optimisation des conditions expérimentales241RÉSUMÉ(durée et intensité des créneaux, face de mesure. . . ). La méthode est ensuite généralisée aux matériaux multicouches, puis appliquée expérimentalement à un matériau bicouche. Cette stratégie, qui peut être considérée comme une tâche difficile, est motivée par l’impossibilité,dans certains cas, de séparer les 2 couches, en particulier pour les revêtements déposés sur des substrats, qui sera la dernière application investiguée dans ce travail. Une analyse de sensibilité est souvent effectuée afin de tester la faisabilité de l’estimation et de la comparaison,pour les matériaux à deux couches et multicouches, de plusieurs configurations possibles en termes de faces d’excitation/de mesures. La pré-évaluation des méthodes d’identification et les études paramétriques sont effectuées à l’aide de données synthétiques bruitées et obtenues à l’aide du modèle ou d’un code numérique d’éléments finis (pseudo-expérience) afin de vérifier la faisabilité et la robustesse des approches. L’une des caractéristiques les plus distinctes de cette approche est que l’estimation peut être réalisée, et avec succès, sans aucune connaissance préalable de la forme ou de l’intensité de l’excitation. En effet, outre l’estimation simultanée des diffusivités thermiques, la méthode peut prédire la quantité de chaleur absorbée parle matériau ainsi que la distribution spatiale de l’excitation thermiqueAdvanced materials with complex structures (anisotropic, multilayers and heterogeneous like porous) are increasingly used in many applications, (e.g. automotive, aeronautics, chemical industry, civil and biomedical engineering) due to their advantages, in terms of mechanical and physical properties enhancements. Estimating thermophysical properties of such materials becomes a crucial issue in several applications in order to correctly predict temperature evolution inside these structures and to ensure the control and the modelling of heat transfers through the processes. In this context, the identification of such materials thermophysical properties, has taken from many years, a significant and increasing concern. The main feature of this thesis relies on the devolvement of a direct and simultaneous identification method of the thermal diffusivities of monolayer or multilayer materials using an analytical 3D transient model and a unique and non-intrusive experiment. The proposed method is firstly validated on an isotropic opaque monolayermaterial, then applied and verified on an orthotropic one. The identificationmethod is based on the well-known flash-method experiment whose temperature evolution on the front or rear face on the sample, recorded via an IR camera, is used to identify the unknown parameters. Considering the complexity, and the non-linearity of the inverse problem, a hybrid optimization algorithm combining a stochastic algorithm (Particles Swarm Optimization) and a deterministic one (gradient based), has been chosen. This minimization procedure is applied to fit the observation to the output of a pseudo- analytical model inspired from the thermal quadrupoles approach that predicts the temperature evolution on the front or rear face. The thermal excitation, generated by a CO2 laser, is mimicked by an imposed localized heat flux that may be of Dirac or pulse type. The estimations are compared with values from literature and results obtain from well-established methods. Finally, some improvement of the method are investigated, in terms of time consumption and accuracy, with an optimization of the experiment design (pulse time and intensity, measurement face). The method is then generalised to multi-layer materials, then applied experimentally to a two-layer material. This strategy, which can be considered as a challenging task, is motivated by the impossibility, in some cases, to separate the 2 layers, especially for coatings deposited on substrates which is the last application investigated in this work. A sensitivity analysis is often conducted in order to test the feasibility of the estimation and compare, for two-layer and multilayers materials, several possible configurations in terms of excitation/measurements faces. Pre-evaluation of the overall identification methods and parametric studies are performed using synthetic noisy data generated using the model or a numerical finite element code(pseudo-experiment) to verify the approaches feasibility and robustness. One of the most distinctive features of our approach is that the estimation may be successfully achieved without any a priori knowledge about the shape or the intensity of the excitation. Indeed, besides the simultaneous estimation of the thermal diffusivities, the method predicts the total amount of heat absorbed by the material as well as the space shape of the thermal excitation
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Yang, Yingying. „Innovative non-destructive methodology for energy diagnosis of building envelope“. Thesis, Bordeaux, 2017. http://www.theses.fr/2017BORD0913/document.
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Le secteur du bâtiment représente 35% des la consommations énergétiques dans les pays membres de l’agence international de l’énergie en 2010 et 39,8% aux Etats-Unis en 2015. Plus de 50% de cette consommation a été utilisée pour la production de chaleur et de froid. Néanmoins cette consommation peut être réduite par l'amélioration la performance énergétique du bâtiment. La performance thermique de l'enveloppe du bâtiment joue un rôle primordial. Par conséquent, le diagnostic thermique de l'enveloppe du bâtiment est nécessaire pour, par exemple, la réception de nouvelles constructions, l'amélioration de la performance énergétique des anciens bâtiments, ainsi que la vente et la location des logements. Pourtant, il existe très peu de méthodes quantitatives pour la caractérisation des parois épaisses. L'objectif de cette étude est d'explorer des méthodes quantitatives innovantes de diagnostic thermique de l'enveloppe du bâtiment. Des mesures expérimentales ont été réalisées en laboratoire (à l’IFSTTAR à Nantes) et in situ (à l’IUT de Bordeaux). Différents capteurs et méthodes d'instrumentation ont été étudiés pour mesurer la densité de flux et la température de surfaces des parois, afin de procurer des recommandations pour le choix des capteurs ainsi que des protocoles de traitement de données. A partir des données mesurées (température et densité de flux des surfaces de l'enveloppe), trois approches numériques ont été proposées pour estimer des paramètres thermiques des parois multicouches épaisses : par méthode inverse, par réponse à un échelon et par réponse impulsionnelle. En outre, une méthode innovante non-destructive utilisant la rayonnement térahertz a été étudiée. Les mesures ont été effectuées au sein du laboratoire I2M. Cette méthode permet de caractériser le coefficient d'absorption des matériaux constructifs ordinaires comme isolation, plâtre, béton, bois… Elle pourrait postérieurement être combinée avec une méthode thermique pour apporter des informations complémentairesBuildings represent a large share in terms of energy consumption, such as 35% in the member countries of IEA (2010) and 39.8% in U.S. (2015). Climate controlling (space heating and space cooling) occupies more than half of the consumption. While this consumption can be reduced by improving the building energy efficiency, in which the thermal performance of building envelope plays a critical role. Therefore, the thermal diagnosis of building envelope is of great important, for example, in the case of new building accreditation, retrofitting energy efficiency of old building and the building resale and renting. However, very few diagnostic methods exist for the characterization of thick walls. The present measurement standards that based on steady state heat transfer regime need a long time (several days). The classical transient technologies, such as flash method, are difficult to implement on the walls because of the large thickness of walls and the complex conditions in situ. This thesis aims to explore innovative methodologies for thermal quantitative diagnosis of building envelope. Two experimental cases were carried out: one is in laboratory (IFSTTAR, Nantes) and the other is in situ (IUT, Bordeaux). Different sensors and instruments were studied to measure the wall heat flux and surface temperature, and provided some guidelines for the choice of sensors and data processing protocols as well. Using these measured data, three estimation approaches were proposed to estimate the thermal parameters of the multilayer thick wall: pulse response curve method, step response curve method and inverse method, which can be applied for different diagnostic situations. In addition, an innovative NDE (non-destructive evaluation) method using terahertz (THz) radiation was also investigated. Measurements were carried out in I2M laboratory to characterize the absorption coefficient of standard building materials (insulation, plaster, concrete, wood ...). This THz method can be combined with a previous thermal method to provide some complementary information
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Shi, Feifei. „Comportement des tôles métalliques à gradient de propriété sous chargement dynamique“. Thesis, Cachan, Ecole normale supérieure, 2015. http://www.theses.fr/2015DENS0035/document.
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Cette étude vise à bien comprendre puis à modéliser le comportement mécanique dans une large plage de vitesse de déformation des tôles d’acier austénitique AISI304 ayant subis un traitement d'attrition mécanique de la surface (SMAT). Ces tôles ainsi traités sont des matériaux multicouches avec un gradient de propriétés. Les principaux résultats obtenus sont résumés comme suit：(1) La sensibilité globale à la vitesse déformation des tôles d’acier austénitique AISI304 traités avec SMAT est caractérisée par des essais de double cisaillement sous chargements quasi-statiques et dynamiques, qui permet d’atteindre une grande déformation sans instabilité géométrique. Des essais de double cisaillement sous impact sont réalisés à l’aide des barres de Hopkinson de grande diamètre et un système d’attache qui a une même impédance acoustique que la barre. Une sensibilité significative a été révélée et on observe ce renforcement n’a pas induit une réduction importante de la ductilité.(2) Dans le but d’un meilleur dépouillement de ces essais de double cisaillement, leur conditions d’essai est analysé dans le détaillé. Le modèle numérique avec le système d’attache a été construit pour étudier l’influence du système d’attache au début de chargement. On trouve un effet limité pour les diverses conditions imparfaites des essais comme la souplesse de système d’attache, des champs mécaniques non-homogènes, l’état de non-équilibre, etc. Par contre, les études numérique et analytique ont démontré que l’hypothèse simple de petites perturbations habituellement utilisé pour le dépouillement de ces essais n’est pas suffisamment précise. La déformation Eulérien cumulée doit être utilisée pour obtenir un résultat numérique correct. A partir de ce résultat, la sensibilité à la vitesse déformation des tôles d’acier austénitique AISI304 traités avec SMAT obtenue expérimentalement a été retouchée.(3) Un modèle multicouche elasto-plastique en dommageable a été proposé pour décrire le comportement des tôles d’acier austénitique AISI304 traités avec SMAT. Les paramètres sont identifiées à partir des essai de traction. La partie elasto-plastique est calée par une loi d’écrouissage de type Ludwig. Par contre, les paramètres d’endommagement sont obtenus avec une méthode d’identification inverse sur la base de simulation numérique de ces essais de traction. Pour valider ce modèle multi-couche elasto-plastique dommageable, un essai d’indentation/perforation est réalisé sur des tôles d’acier austénitique AISI304 traités avec SMAT. Des simulations numériques correspondantes montres que ce modèle multi-couche elasto-plastique en dommageable une prédiction plutôt précise de ces essais de d’indentation/perforation.(4) Pour évaluer la performance anti-perforation des tôles d’acier austénitique AISI304 traités avec SMAT, des essais de perforation sous impact a été réalisés avec des barres de Hopkinson. Des simulations numériques de ces essais de perforation sous impact sont réalisées avec un modèle numérique comparable avec le cas quasi-statique. ́tant donne que la sensibilité globale à la vitesse déformation des tôles d’acier austénitique AISI304 traités avec SMAT est caractérisée par des essais de double cisaillement, la sensibilité à la vitesse a été introduite dans le modèle multi-couche elasto-plastique en dommageable. Le résultat numérique correspond bien à la mesure expérimentale, ce qui indique non seulement l’efficacité du modèle numérique mais aussi celle du modèle multicouche elasto-plastique en dommageableThis Ph.D dissertation aimed at the comprehensive understanding and the constitutive modeling of the mechanical behaviours of the surface mechanical attrition treatment (SMAT) treated AISI304 stainless steel sheet under a large range of loading rates. SMAT treated AISI304 stainless steel sheets are multi-layered functionally graded materials (FGM). The main research results and conclusions are summarized as followed:(1) The overall rate sensitivity SMAT treated AISI304 stainless steel sheet is characterized by the double shearing test under quasi-static and dynamic loading where a large strain can be achieved without geometry instability. Impact double shear test are performed with a large diameter Hopkinson bar system and an adapted equal-impedance clamping device. Significant rate sensitivity is found. It is also observed that such a rate enhancement does not induce an important reduction of the ductility.(2) In order to extract accurate material information from the double shear tests, their testing conditions are thoroughly analyzed using numerical simulation. Numerical models including clamping devices have been built to investigate the influence of this clamping device at the early stage of loading. A limited effect was found for various imperfect testing conditions such as the clamping device stiffness, non-homogeneous stress and strain fields, non-equilibrium state, etc. On the contrary, numerical and analytical study shows that the simple small strain assumption usually used in double shear tests are not accurate enough. Eulerian cumulated strain definition should be used to get consistent numerical results. From this finding, the experimental rate sensitivity obtained for the SMAT treated AISI304 stainless steel sheet are recalculated.(3) A multi-layers elastic plastic damageable constitutive model is proposed to model SMAT treated AISI304 stainless steel sheet. The parameters are identified using tensile testing results. The elastic plastic behavior is curve fitted with a simple Ludwig hardening model. However, the damage parameters should be identified using an inverse method on the basis of numerical simulation of these tensile tests. In order to validate this multi-layer elastic plastic damageable constitutive model, indentation/piercing tests on SMAT treated AISI304 stainless steel sheet are performed. Numerical simulation of this indentation/piercing tests is also realized. It is found that the identified multi-layer elastic plastic damageable constitutive model allows for a quite accurate prediction of the experimental piercing tests.(4) In order to evaluate the impact anti-piercing capacity of the SMAT treated AISI304 stainless steel sheet, the impact perforation tests using Hopkinson bar are carried out. Numerical simulation of these impact perforation tests are realized with a similar FEM model as the quasi-static case. As the rate sensitivity of SMAT treated AISI304 stainless steel sheet is experimentally characterized with double shear test, a rate sensitive multi-layer elastic plastic damageable constitutive model is introduced. The numerical results agree well with the experimental ones, which indicates the effectiveness of the numerical model as well as the rate sensitive multi-layer elastic plastic damageable constitutive model