Dissertationen: „Structures hybrides et composites“

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Miot, Stéphanie. „Rupture de structures composites stratifiées sous chargements statique et de fatigue“. Aix-Marseille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009AIX11016.

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L’utilisation des matériaux composites est en plein essor depuis quelques années, notamment dans le secteur aéronautique. C’est dans le cadre d’un partenariat avec Eurocopter que s’inscrivent ces travaux de thèse visant à analyser expérimentalement et à modéliser le comportement jusqu’à rupture de structures composites stratifiées sous chargements statique et de fatigue. Pour décrire le comportement mécanique des matériaux composites, plusieurs mécanismes de dégradation sont à considérer. Un modèle, basé sur la Mécanique de l’Endommagement, a récemment été développé au LMA. Il traduit les effets des endommagements transverse et de cisaillement, se caractérisant par la formation de petites fissures évoluant le long des fibres. Ce modèle a été intégré dans le code de calcul Abaqus/Standard afin d’étudier le comportement de structures stratifiées soumises à un chargement statique ou de fatigue. Les comparaisons essais / simulation ayant mis en évidence le fait que les critères de rupture classiques ne fonctionnent pas si le champ de déformation n’est pas homogène, une approche non locale a été développé. Basée sur un Volume Caractéristique de Rupture, elle permet de prendre en compte l’effet des concentrations de contraintes pour décrire la rupture de structures stratifiées. Une confrontation expérimentale a permis de valider le modèle de comportement associé à l’approche non locale pour divers matériaux, stratifiés et géométries pour des cas de chargements statiques. L’application aux cas de chargements de fatigue est encore à l’étude. Toutefois, les premières comparaisons entre les résultats de simulations et les essais sont encourageants
Recent developments in the aeronautics industry have accelerated interest in the use of composites as primary structural materials. This project is based on a collaboration with Eurocopter. The objectives are to experimentally analyse and model the behaviour until failure of laminated composite structures under static and fatigue loadings. To describe the mechanical behaviour of composite materials, several damage mechanisms have to be considered. A model, based on the Continuum Damage Mechanics and recently developed at the LMA, takes into account the effects of transverse and shear damages characterized by the creation of small cracks which run along the fibres. This model was integrated into Abaqus/Standard in order to study the behaviour of laminated structures under static and fatigue loadings. The comparisons between experimental data and numerical simulations have proved that conventional failure criteria do not work if the strain field is inhomogeneous. A non local approach, based on the definition of a Fracture Characteristic Volume, has been developed. This method takes into account the effects of stress concentrations on the failure of laminated structures. Comparisons with experimental data allows to valid thebehaviour model associated to the non local approach for various materials, laminates and geometries in the case of static loading conditions. The application in the case of fatigue loading is in progress and first results are promising

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Mansour, Agapy. „Étude des propriétés chimique et morphologique de composites hybrides de type (co)polymère plasma / métal“. Thesis, Le Mans, 2019. http://www.theses.fr/2019LEMA1002.

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Les nanocomposites constitués de nanoparticules métalliques finement dispersées dans une matrice isolante suscitent un grand intérêt en raison de leurs propriétés optiques, électriques ou antibactériennes permettant une variété d'applications technologiques. Dans ce travail, nous nous intéressons aux composites hybrides à base d’ une matrice polymère élaborée par polymérisation par plasma froid (PECVD), imprégnée par la suite avec une solution de sel métallique qui est finalement réduit. Ces nanocomposites sont essentiellement étudiés pour leurs applications et peu d’ études portent sur leur structure chimique et morphologique.Dans ce travail de thèse, notre objectif est ainsi d’ étudier la dépendance des propriétés chimiques et morphologiques de tels matériaux composites vis-à-vis de la structure chimique du polymère plasma, de la nature des nanoparticules métalliques et des fonctions chimiques du polymère impliquées dans les interactions polymère / métal. La matrice sera aussi bien un polymère plasma qu’ un mélange de deux polymères plasma. L'objectif est alors de mieux comprendre la formation de ces nanocomposites, et de montrer leur intérêt dans différentes applications et notamment la détection d'ammoniac
Nanocomposites consisting of finely dispersed metal nanoparticles into insulating matrix are the focus of much attention because of their optical, electrical or antibacterial properties, allowing a variety of technological applications. In this work, we are interested in hybrid composites based on a polymer matrix synthesized by cold plasma polymerization (PECVD), subsequently impregnated with a solution of metal salt which is finally reduced. These nanocomposites are mainly studied for their applications and less focused on their chemical and morphological structure. In this work, our goal is to study the dependence of chemical and morphological properties of such composite materials on the chemical structure of the plasma polymer, the nature of the metal nanoparticles and the chemical functions of the polymer involved with the polymer / metal interactions. The matrix will be both a plasma polymer and a mixture of two plasma polymers. The objective is then to better understand the nanocomposites formation, and to show their interest in different applications particularly in the detection of ammonia gas

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Fan, Benhui. „Propriétés diélectriques des composites à matrice PVDF comportant des renforts hybrides nano/micro-échelles (nanotubes de carbone et BaTiO₃)“. Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015SACLC005/document.

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La dispersion des nanotubes de carbone (NTC) dans le polyfluorure de vinylidène (PVDF) est un grand défi pour avoir de meilleures propriétés diélectriques. Les hybrides, titanate de baryum (BT)-NTC, ayant une structure particulière sont révélés être efficaces pour l'amélioration de la dispersion de NTC dans la matrice de polymère et la réduction du seuil de percolation du matériau composite. Cette thèse vise à atteindre une haute performance diélectrique du composite via la conception de charges ayant une structure favorable ainsi que l'étude exhaustive de l'interaction entre les NTC et la matrice de polymère semi-cristallin.Dans le chapitre 1, un bref revu de l'état de l'art sur le contexte général des matériaux diélectrique est introduite ainsi les progrès récents dans ce domaine sont présentés pour mieux comprendre les composites et leurs application.Dans le chapitre 2, nous préparons deux types d'hybrides avec deux structures différentes. Les premiers hybrides sont préparés par un dépôt chimique en phase vapeur (CVD). Les BT forment le noyau de ces hybrides et les NTC croient dessus (H-NTC-BT). Les deuxième hybrides sont préparées par réaction hydrothermale où NTC sont revêtus par les BT (H-BT-NTC). Par la suite, nous préparons des composites avec une matrice de PVDF renforcés par les deux types d'hybrides déjà synthétisés cela en coulant la solution puis par extrusion-injection. En outre, les méthodes de caractérisation de la morphologie, des propriétés thermiques, diélectriques et la cristallisation sont également introduites dans ce chapitre.Dans le chapitre 3, les comportements diélectriques de H-NTC-BT/PVDF sont étudiés en détails. Une augmentation dramatique de la permittivité diélectrique est observée après le traitement thermique. Ce changement peut être dû à la réorganisation du réseau conducteur de NTC et la recristallisation de PVDF. Par la modélisation et la caractérisation expérimentale, Nous déduisons que cette augmentation significative de la permittivité diélectrique après le traitement thermique est dû au rétrécissement de la distance de NTC dans des couches amorphes voisine de PVDF d'un côte et au polymorphe β à l'interface NTC-PVDF d'un autre.Dans le chapitre 4, la dispersion des NTC dans la matrice du composite PVDF est étudiée par la conception de différentes structures. Tout d'abord, une comparaison du seuil de percolation de H-NTC-BT/PVDF calculé et celui déterminé expérimentalement est menée pour mieux comprendre la morphologie de H-NTC-BT. Ensuite, deux comparaisons sont menées:- La première compare les facteurs de transformation de la dispersion des NTC dans les composites H-NTC-BT/PVDF et NTC/PVDF cela en mesurant de la conductivité AC dans les différentes couches de ces composites.- La deuxième compare trois types de composites de PVDF renforcés par des hybrides ayant la même fraction volumique de NTC et BT mais des structures différentes. L'effet de ces différentes structures de ces hybrides est étudié en comparant leurs propriétés diélectriques.Pour finir une conclusion générale est présentée dans le chapitre 5 ainsi les perspectives prévues pour les travaux futurs
The dispersibility of carbon nanotube (CNT) in polyvinylidene fluoride (PVDF) is always a big challenge for the high dielectric property. Barium titanate (BT)-CNT hybrids with the special structure are proved to be effective for improving the dispersion of CNT in the polymer matrix and reduce the percolation threshold of the composite. This thesis aims to achieve high dielectric performance of composites via designing fillers with the favorable structure as well as comprehensively study the interaction between CNT and semi-crystalline polymer matrix.In chapter 1, we provide a general introduction about dielectric material's background knowledge. Meanwhile the development including recent breakthroughs and their applications for the dielectric field are also provided in this chapter.In chapter 2, we prepare two hybrids with different structures. The first hybrids are prepared by chemical vapor deposition (CVD) method. It is with the structure of BT as a core and CNTs growing outsides (H-CNT-BT). The second hybrids are prepared by hydrothermal reaction where BT particles coats outside CNT (H-BT-CNT). Meanwhile, we fabricate hybrids reinforced PVDF matrix composites by solution casting plus extrusion-injection way. Additionally, methods for characterization involving morphology, thermal and dielectric properties as well as crystallization are also introduced in this chapter.In chapter 3, the dielectric behaviors of H-CNT-BT/PVDF are studied concretely. A dramatic increment on dielectric permittivity is observed after the thermal treatment. This change may result from the reformation of CNT's conductive network and the behavior of PVDF's re-crystallization. By modeling work and experimental characterization, the shrinkage of the neighboring CNT's distance in PVDF's amorphous layers and the induced β polymorph at the CNT-PVDF interface may cause the significant increment in dielectric permittivity after the thermal treatment.In chapter 4, the CNT's dispersibility in PVDF matrix composites is studied by designing different structures. Firstly, a comparison between calculated and experimental percolation threshold of H-CNT-BT/PVDF is conducted for studying the morphology parameters of H-CNT-BT. Afterwards, two comparisons are conducted: one is between H-CNT-BT/PVDF and CNT/PVDF. The processing factors for the CNT's dispersibility are discussed via measuring the different layer's AC conductivity. The other is among three hybrids reinforced PVDF composites. The hybrids structure's effect the CNT's dispersibility is discussed via comparing the dielectric property of the composites with the same volume fraction of CNT and BT but different structures.In chapter 5, a general conclusion is formed according to the works and the perspective is provided for the improvement of the future work

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Montemurro, Marco. „CONCEPTION OPTIMALE DE SYSTEMES MODULAIRES D'INGÉNIERIE AVANCÉE PAR UNE NOUVELLE APPROCHE GENETIQUE“. Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00955533.

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Cette thèse porte sur le développement d'une stratégie pour la conception optimale des systèmes modulaires. Un système modulaire est un système constitué par des "unités élémentaires" (les modules) où chaque module est caractérisé par le même vecteur d'inconnues que peut prendre des valeurs différentes. L'optimisation d'un système modulaire est une tâche difficile que peut être mathématiquement formalisé comme un problème d'optimisation non-classique: le but est d'optimiser le système en fonction du nombre de modules N et en fonction de leurs paramètres constitutifs. D'un point de vue mathématique, cela signifie chercher une configuration d'optimum global sur un espace de recherche ayant dimension variable Nvar. On a besoin de concevoir une procédure que comprend le nombre de modules N parmi les variables de conception du problème et que doit être capable de traiter des variables de nature différente. Considérant tous les aspects précédents, on a décidé de développer une stratégie numérique dans le cadre des algorithmes génétiques (AG): on introduit la notion d'espèce et on développe des nouveaux opérateurs génétiques permettant la reproduction entre individus d'espèces différentes. Dans la deuxième partie, l'AG est appliqué à la solution de certains problèmes: la conception de stratifiés avec le nombre minimal de couches qui satisfont certaines symétries élastiques, la conception de structures composites renforcées de poids minimal, la conception optimale de stratifiés hybrides élastomère/composites et de stratifiés avec des patches élastomère afin de maximiser la capacité d'amortissement, l'identification des propriétés constitutives de dispositifs piézoélectriques.

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Chateau, Denis. „Etude de l'influence de la structure et de la composition de matériaux hybrides monolithiques sur les propriétés optiques (luminescence et absorption non-linéaire)“. Phd thesis, Ecole normale supérieure de lyon - ENS LYON, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00863807.

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Le procédé sol-gel permet la réalisation de matériaux optiquement performants et la possibilité d'intégrer diverses molécules dans ces systèmes ouvre les portes à des applications dans de nombreux domaines. Nous nous sommes intéressés en particulier à la réalisation de matériaux sol-gel monolithiques, fortement dopés avec des molécules actives, dans le cadre de la réalisation de limiteurs optiques performants dans le visible et dans l'infrarouge.La mise au point de procédés et de matrices sol-gel compatibles avec divers types de chromophores a tout d'abord été effectuée. Une investigation des paramètres expérimentaux et de la nature des précurseurs influençant la microstructure des matériaux a été réalisée, ainsi que la mise au point de méthodes de gélification accélérée capables de piéger efficacement les chromophores dans les matrices sol-gel même à de très hautes concentrations.Le dopage des matrices obtenues avec différents chromophores pour la limitation optique dans le visible et dans l'infrarouge s'en est suivi, avec une étude de l'impact des matrices sur les propriétés optiques des dopants. L'évaluation des performances en limitation a révélé les performances exceptionnelles des systèmes étudiés dans le visible, et des résultats prometteurs pour l'infrarouge.Enfin, la synthèse de nanoparticules d'or isotropes et anisotropes et leur incorporation dans les matériaux préparés a permis de mettre en évidence des effets d'exaltation importants sur les propriétés non-linéaires des chromophores au sein des matrices sol-gel et permettent d'améliorer les performances en limitation de manière considérable.

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Shehada, Mohammed. „Contribution à l'étude du comportement mécanique des structures bois-béton avec joints collés“. Electronic Thesis or Diss., Université de Toulouse (2023-....), 2024. http://www.theses.fr/2024TLSEI004.

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Cette thèse explore le comportement mécanique des joints et des poutres en composite bois-béton (TCC) collés par adhésif à travers des investigations expérimentales et numériques.Le comportement mécanique des joints collés par adhésif entre le bois (GL24h) et le béton auto-plaçant (SCC) formés par un processus de collage à sec ou humide est étudié. À cette fin, des essais de cisaillement double push-out ont été réalisés sur des joints TCC collés par de la résine époxy. Les résultats ont montré que le collage semble être une alternative réalisable aux moyens mécaniques pour produire des joints TCC secs et humides. Dans des conditions de bois sec, la résistance au cisaillement peut être considérée comme très satisfaisante, avec une plage de valeurs moyennes de 6 à 8 MPa. Le mode de rupture est principalement influencé par la rupture du béton et du bois.Une investigation expérimentale des caractéristiques de rupture, du glissement de l'interface, de la distribution des contraintes et de la réponse charge-déformation des poutres en composite bois-béton collées par adhésif, fabriquées selon des procédés humides ou secs, a été menée. Six poutres en composite bois-béton collées par adhésif à échelle réelle ont été produites avec une portée de 3,2 mètres et soumises à des essais de flexion à quatre points. Les poutres en composite bois-béton fabriquées par voie humide ou sèche ont révélé des modes de rupture distincts. Les résultats ont souligné le rôle critique de l'intégrité du collage pour garantir une action composite efficace et un mécanisme de contribution partagée. Les poutres en composite bois-béton fabriquées par voie humide ont présenté un collage rigide caractérisé par un alignement neutre et une distribution de charge uniformes le long de la portée de la poutre, tandis que les poutres fabriquées par voie sèche ont connu une séparation d'interface et une contribution de charge compromise, entraînant une réduction significative de la capacité de flexion ultime des poutres en composite bois-béton. Les résultats ont montré que les poutres en composite bois-béton fabriquées par voie humide et sèche présentaient des réponses de déflexion charge-mi-portée comparables avant la rupture, mettant en évidence un comportement uniforme et un alignement avec des caractéristiques totalement composites sous les charges imposées.De plus, un modèle analytique pour le calcul des poutres en composite bois-béton est présenté et validé. La base du modèle analytique est établie sur la méthode γ dérivée de l'Eurocode 5. Le modèle analytique est comparé aux résultats expérimentaux, mettant en évidence sa fiabilité et sa précision. Les réponses charge-déflexion, les distributions des contraintes de flexion et les charges de rupture ultimes sont capturées avec précision, affirmant la capacité du modèle à anticiper le comportement des poutres en composite bois-béton.En outre, un modèle d'éléments finis non linéaire tridimensionnel (FE) pour les poutres en composite bois-béton collées par adhésif est présenté. Le modèle analyse le comportement de déformation, la distribution des contraintes de flexion, la capacité ultime et les caractéristiques de rupture des poutres en composite bois-béton. Le modèle FE a prédit avec précision le degré d'action composite. Notamment, le modèle FE et le modèle analytique basé sur la méthode γ présentent une performance prédictive comparable en termes de déformation. Les résultats de la distribution des contraintes de flexion ont mis en évidence une correspondance étroite entre les simulations FE et les données expérimentales. De plus, le modèle FE a démontré son efficacité dans la prédiction de la capacité ultime des poutres en composite bois-béton et a capturé de manière cohérente les modes de rupture, indiquant sa fiabilité dans la simulation du comportement complexe des poutres en composite bois-béton
This thesis explores the mechanical behaviour of adhesively bonded TCC joints and beams Through experimental and numerical investigations.The mechanical behaviour of the adhesive bonded joints between timber (GL24h) and self-compacting concrete (SCC) set by the dry or wet bonding process is investigated. For this purpose, double push-out shear tests on TCC joints bonded by epoxy resin of adhesives were performed. The role of several variables was considered for both fabrication processes. These parameters were: variation of moisture content (m.c.) of timber, adhesive type, adhesive thickness, sand addition, concrete surface treatment, and scale of bonding length. The results showed that glueing seems to be a feasible alternative instead of mechanical means for producing dry and wet TCC joints. Under dry conditions of timber elements, the shear strength can be considered highly satisfactory, with a mean value range of 6-8MPa. The failure mode is primarily affected by concrete and timber failure. However, the findings confirm the hypothesis that increasing the moisture content of the timber before the glueing process significantly reduces the shear strength of adhesively bonded TCC joints by approximately 30% in certain instances.An experimental investigation of the failure characteristics, interface slip, strain distribution, and load-deflection response of adhesively bonded timber-concrete composite (TCC) beams fabricated using wet or dry processes was conducted. A total of six full-scale adhesively bonded TCC beams were produced with a span of 3.2 m and subjected to four-point bending tests. Wet and dry fabricated TCC beams revealed distinct failure modes. The results emphasized the critical role of bonding integrity in ensuring effective composite action and shared contribution mechanism. Wet-fabricated TCC beams exhibited a rigid bonding characterized by a consistent neutral axis alignment and load distribution along the beam span, while dry-fabricated beams experienced interface separation and compromised load-shared contribution, resulting in a significant reduction of the ultimate bending capacity of TCC beams. The outcomes showed that wet and dry TCC beams exhibited comparable load-to-mid-span deflection responses before failure, highlighting uniform behaviour and alignment with fully composite characteristics under the imposed loads.Furthermore, an analytical model for calculating TCC beams is presented and validated. The foundation of the analytical model is established upon the γ-method derived from Eurocode 5. The analytical model is compared with experimental results, highlighting its reliability and precision. Load-deflection responses, bending strain distributions, and ultimate failure loads are accurately captured, affirming the model's capability to anticipate the TCC beam behaviour.Additionally, a 3D non-linear Finite Element (FE) model for adhesively bonded Timber-Concrete Composite (TCC) beams is presented. The model analyzes the deformation behaviour, bending stress distribution, ultimate capacity, and failure characteristics of TCC beams. Despite the challenges that arose in cases of bonding failure, leading to exceptional deviations in behaviour, the results revealed a remarkable agreement between the predictions of the FE model and the outcomes of experimental tests. The FE model accurately predicted the degree of composite action. Notably, the FE model and analytical model based on the γ-method exhibit comparable predictive performance in terms of deformation. Bending stress distribution findings highlighted a strong correspondence between FE simulations and experimental data. Furthermore, the FE model demonstrated efficacy in predicting the ultimate capacity of TCC beams and consistently captured failure modes, indicating its reliability in simulating the complex behaviour of TCC beams

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Lohmuller, Paul. „Matériaux mésostructurés et infiltration métallique avec optimisation du squelette architecturé“. Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0311.

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La recherche constante d’allégement de structure et d’optimisation des performances est à l’origine des matériaux hybrides. Ils sont définis comme la combinaison de deux matériaux (ou plus), ou la structuration d’un matériau dans un volume donné, selon une organisation et une échelle prédéterminée en vue de répondre à une application spécifique. De plus, l’essor récent de la fabrication additive permet d’entrevoir une liberté de conception inégalée. Ceci est à l’origine de matériaux hybrides tels que les structures lattices ; il s’agit d’un assemblage de micro-poutres ordonnées ou non visant à remplir un volume donné. Ce travail de thèse porte sur l’élaboration d’un matériau hybride métallique à squelette architecturé optimisé. Dans un premier temps, nous nous intéresserons à l’optimisation du squelette. Pour ce faire un modèle original de génération de structures lattices périodiques inspiré de la cristallographie sera proposé. Il permettra la génération d’une base de données de structures à laquelle seront ajoutées des structures lattices quasipériodiques. Dans un second temps, nous nous intéresserons aux performances de ces structures du point de vue du comportement mécanique et de l’infiltration de réseau poreux par un liquide. Dans les deux cas, des relations phénoménologiques seront déterminées afin de relier la rigidité à la densité relative, ou la remonté d’un front d’infiltration en fonction des caractéristique géométrique d’un squelette. Ces relations, via les paramètres qui les gouvernent, permettent de dégager l’influence de la topologie et donne lieu à des outils de sélection sous forme de cartes 2D. Les étapes de contrôle des structures par tomographie X, d’évaluations des propriétés mécaniques expérimentales et d’infiltration de réseaux poreux, rendent possible la confrontation avec les modèles proposés. Ces différents outils valident la topologie et l’échelle du squelette optimisé du point de vue mécanique et de l’infiltration. Pour finir, des composites associant un alliage d’aluminium et un squelette en Ti- 6Al-4V produit par fusion laser sélective, sont élaborées par creuset froid. Une analyse des porosités et de la métallurgie à l’interface Ti/Al révélera la viabilité du procédé, ainsi que l’influence des conditions d’élaborations sur les microstructures
The constant search for structural lightening and performance optimization is at the origin of hybrid materials. They are defined as the combination of two (or more) materials, or the structuring of a material in a given volume, according to predetermined organization and scale in order to respond to a specific application. In addition, the recent growth of additive manufacturing offers a new unmatched design freedom. This is at the origin of hybrid materials such as lattices; it is an assembly of micro-beams ordered or not to fill a given volume. This PhD work focuses on the development of a hybrid metallic material with optimized architectured skeleton. At first, we will focus on the optimization of the skeleton. To do this, an original model generation of periodic lattices inspired by crystallography will be proposed. It will allow the generation of a database of structures to which will be added quasiperiodic lattices structures. In a second time, we will focus on the performances of these structures from the point of view of: mechanical behavior and porous network infiltration by a liquid. In both cases, phenomenological relations will be determined in order to relate the rigidity to the relative density, or the rise of an infiltration front according to the geometric characteristics of a skeleton. These relationships, via the parameters that govern them, make it possible to identify the influence of the topology and give rise to selection tools in the form of 2D maps. The X-ray tomography control steps, evaluations of the experimental mechanical properties and infiltration of porous networks make possible the confrontation with the proposed models. These different tools validate the topology and the scale of the optimized skeleton from the mechanical point of view and the infiltration. Finally, composites combining an aluminum alloy and a Ti-6Al-4V skeleton produced by selective laser melting are produced by a cold crucible, Porosity and metallurgical analysis at the Ti / Al interface will reveal the viability of the process, as well as the influence of the processing conditions on the microstructures

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Masmoudi, Mohamed. „Modélisation de la propagation d'ondes guidées, générées et détectées par transducteurs ultrasonores à couplage air : Application au CND de structures aéronautiques composites“. Thesis, Bordeaux 1, 2012. http://www.theses.fr/2012BOR14483/document.

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Le contrôle non destructif par ondes guidées générées et détectées par des transducteurs ultrasonores à couplage par air, présente deux avantages majeurs. Le premier réside dans la capacité des ondes guidées à transporter l’information sur la qualité du milieu sur une grande distance. De plus, l’absence d’un milieu de couplage liquide entre les capteurs et le milieu à tester, rend le contrôle plus commode. Ce travail consiste d’abord à développer un procédé de simulation numérique qui prend en considération de nombreux paramètres du système de contrôle. Dans une optique de réduire le nombre de degrés de liberté, un modèle hybride a été développé qui consiste en une combinaison entre un modèle analytique basé sur l’intégrale de Kirchhoff pour la propagation des ultrasons dans l’air et un modèle éléments finis de la propagation des ondes guidées dans le matériau. La mesure des caractéristiques du transducteur à couplage par air (efficacité de l’émetteur et sensibilité du récepteur) permet, d’une part, de calculer la valeur exacte de la pression dans l’air et les valeurs exactes des champs de contraintes et de déplacements dans la structure, pour une tension et une fréquence d’excitation, et d’autre part, de remonter à la tension électrique aux bornes de ce récepteur pour une pression rayonnée par le matériau. Par suite, cette caractérisation rend possible la comparaison entre les prédictions numériques de la réponse (en niveau de tension) du système et les mesures expérimentales correspondantes. A la lumière du modèle numérique développé, une optimisation des paramètres du système de contrôle (angle, fréquence,diamètre, direction de propagation, champ proche et champ lointain) a été effectuée pour améliorer la pureté des modes guidés par le matériau. Une manipulation expérimentale, basée sur un transducteur à couplage par air pour l’émission et une sonde laser pour la réception, a été alors mise en place pour valider quelques prédictions numériques. Ensuite, on a étudié l’interaction des ondes guidées ultrasonores avec des défauts de type délaminage enfouis dans une plaque composite à symétrie quadratique. Pour cela, on a analysé la sensibilité des deux modes fondamentaux A0 et S0 au délaminage en terme de détectabilité. En parallèle, on a traité un problème inverse qui consiste à dimensionner un délaminage par le calcul du spectre fréquentiel du coefficient de réflexion. Enfin, on a mis en évidence le potentiel des transducteurs à couplage par air à ausculter des pièces aéronautiques impactées
Non-destructive testing (NDT) using guided waves generated and detected by air-coupled ultrasonic transducers have two main advantages. First, this non-contact technique without coupled medium allows obvious convenience of use. Moreover, the ability of guided waves to carry information about medium quality over long distance. In this context, a numerical model has been developed, which takes into account many parameters of the control system. In order to reduce the number of degrees of freedom, a hybrid model has been developed which consists of a combination between an analytical model, based on the Kirchhoff integral for the propagation of ultrasound in air and a finite element model for the propagation of guided waves in the material. The measured characteristics (efficiency and sensitivity) of two air-coupled transducers allow the prediction of the accurate values of the pressure of bulk waves generated in air and the measurement of the pressure of the radiated field in air by guided waves propagating in a structure. This process enables the comparison between predicted and measured guided waves modes. Based on the hybrid model, an optimization of the parameters of the control system (angle, frequency, diameter, direction of propagation, near and far field) was performed to improve the purity of guided modes along the material plate. To validate some numerical predictions, an aircoupled ultrasonic transducer is used and oriented at a specific angle chosen for generating one specific Lambmode guided along a composite plate sample, and a laser probe measures the normal velocity at different locations on the surface of the plate. Then, the interaction of ultrasonic guided waves with delamination in acomposite plate was studied. In particular, the sensitivity of the two fundamental modes A0 and S0 was analyzed in order to predict the detectability of the defect. In parallel, the inverse problem is solved and the defect size is quantified by calculating the spectrum of the reflection coefficient. Finally, the potential of air-coupled transducers to examine an aircraft structure, has been demonstrated

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Phongphinittana, Ekkarin. „Assemblages composites-polymères après traitement par plasma atmosphérique du composite : caractérisation mécaniques et modélisation“. Thesis, Paris, ENMP, 2014. http://www.theses.fr/2014ENMP0070.

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A la suite des propositions de la commission européenne, visant à concrétiser les objectifs de réduction des émissions de dioxyde de carbone (CO2) des voitures. Pour atteindre cet objectif, les constructeurs automobiles doivent réduire le poids de la voiture. Ainsi l'équipementier FAURECIA, fabricant de sièges de voiture désire remplacer les structures métalliques par des structures hybrides plastique-métal (PMH). Et en plus, il désire également utiliser un matériau composite en remplacement du métal pour diminuer le poids et utiliser la technique du plasma atmosphérique pour améliore le force d'adhérence à l'interface de pièce structure hybride.C'est dans ce contexte que nous avons étudié des effets de plasma traitement sur l'adhérence dans la structure hybride pour proposer la meilleure condition de traitement. L'objectif de ce travail était de caractériser l'effet de plasma traitement par détermination des paramètres dans le processus de traitement telle que la vitesse de balayage, la distance entre le substrat et la torche plasma et le nombre de passages de la torche, puis de prédire l'initiation du délaminage sous chargement quasi-statiques dans l'éprouvette de simple recouvrement par l'utilisation le critère de la rupture. Un autre objectif était d'étudier les modèle micromécanique pour évaluer la fiabilité de leur. Et ils seront appliqués pour prévoir les comportements mécaniques de matériau thermoplastique renforcé par fibre de verre court. Afin d'atteindre les objectifs présenté, les plusieurs essais telles que l'essai de traction, l'essai simple recouvrement et l'essai de l'ARCAN-Mines sont été réalisé. En parallèle, les techniques de l'émission acoustique (EA), du rayonnement infrarouge (RI) et de la microscopie optique ont été utilisées pour suivre les mécanismes de la rupture de l'éprouvette étudiée. En enfin, la méthode des éléments finis a été utilisé pour simuler les essais et pour permettre de vérifier la fiabilité du critère de rupture
Following the proposals of the European Commission, to achieve the goals of emission reduction of carbon dioxide (CO2) from cars. To achieve this objective, automakers must reduce the weight of the car. Thus the supplier Faurecia, manufacturer of car seats desires to replace metal structures by structure plastic-metal hybrid (PMH). And they desire also to use a composite material to replace metal in order to reduce weight. Moreover in order to improve the adhesion strength at the interface piece hybrid structure,Atmospheric plasma technique was used.In this context, we studied the effects of plasma treatment on term of adhesion in the hybrid structure in order to provide the best condition of treatment. The objective of this study was to characterize the effect of plasma treatment by determination at the parameters in the process such as the scanning speed, the distance between the substrate and the plasma torch and the number of passes of the torch, then to predict the initiation of delamination under quasi-static loading test in specimen of single lap shear by using the criterion of rupture. The other objective was to study the micromechanical model to assess the reliability of them. And they will be applied to predict the mechanical behavior of Short Glass Fiber reinforced thermoplastic. In order to achieve the objectives presented, the several tests such as tensile test, single lap shear test and ARCAN-Mines test have been executed. In parallel, techniques acoustic emission (AE), infrared radiation (IR) and optical microscopy were used in order to follow the failure mechanisms of the specimen studied. Finally, the finite element method was used to simulate the tests and allow to verify the reliability of the failure criterion

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Wolf, Caroline. „Multi-scale modelling of structure and mass transfer relationships in nano- and micro-composites for food packaging“. Thesis, Montpellier 2, 2014. http://www.theses.fr/2014MON20217/document.

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Malgré l'intérêt croissant que représente dans le domaine de l'emballage alimentaire la conception raisonnée de structures composites aux propriétés de transfert contrôlées, la compréhension des transferts de gaz et de vapeurs avec l'ajout de particules dans des polymères reste complexe. En vue d'apporter un nouvel éclairage à ce verrou scientifique, les travaux de thèse se sont focalisés sur les trois parties suivantes : - contribuer à une meilleure compréhension des transferts de matière dans les composites. Pour ce faire, une analyse exhaustive des données expérimentales de transfert de gaz et de vapeurs disponibles dans la littérature a été menée pour les nano- et micro-composites et une comparaison de ces données a été réalisée avec des modèles de tortuosité, basés sur des paramètres géométriques ; - comprendre et modéliser la perméabilité dans des composites avec deux phases perméables. Pour cela, les transferts de vapeur d'eau dans un composite (fibre de paille/bio-polyester) chargé avec des particules perméables ont été mesurés et décrits en détail, et une comparaison de ces données avec des modèles analytiques issus d'autres champs disciplinaires, prenant en compte la perméabilité dans la particule et dans la matrice, a été menée. Cette étude a mis en avant le manque de modèles adaptés pour la prédiction de la perméabilité dans les composites contenant des particules perméables ; - développer une nouvelle approche multi-échelle pour la prédiction de la perméabilité dans des composites prenant en compte les propriétés de transfert dans les particules et dans la matrice polymérique avec une représentation 2D de la structure du composite. Afin d'atteindre un niveau satisfaisant de validation du modèle, la détermination des paramètres expérimentaux tels que la diffusion dans les particules doit être améliorée. Cette nouvelle approche de modélisation ouvre la voie à la création d'outils d'ingénierie inverse pour le design de structures composites, ajustés aux besoins des aliments en termes de propriétés barrières
Despite the global growing interest in the food packaging field for the design of tailored composite structures with controlled mass transfer properties, the understanding of the modulation of the mass transfer properties with the incorporation of particles in polymer still remains very complex. In order to throw light on this scientific problem, the thesis work was focused on the following parts: - providing a better understanding of mass transfer in composites. In this purpose an analysis of all experimental gas and vapour permeability data available in the literature has been carried out in nano- and micro- composites and a comparison of these data with predictions from tortuosity models based on few geometrical inputs has been achieved; - performing a detailed study of water vapour mass transfer in composites (wheat straw fibres/bio-polyester). These data were compared with the prediction of bi-phasic analytical models coming from other disciplinary fields. This part of the work has highlighted the lack of comprehensive and complete models for the prediction of permeability in composite with permeable particles; - developing of an innovative multi-scale approach for the prediction of mass transfer in bi-phasic composites considering both the particle and the polymer matrix properties with realistic 2D geometry of the composite structures has been proposed. For the sake of reaching a satisfactory validation level of the model, some experimental improvements are still needed to increase the accuracy of input parameters such as diffusivity of the particles.This new modelling approach open the way for the creation of a reverse-engineering toolbox for the design of tailor made composites structures, tightly adjusted to barrier properties requirements of the packed food

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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’électronique
CNCs 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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Chaïeb, Abderrahmane. „Etude structurale par diffraction X et optique linéaire et non linéaire de composites à base de nanocristaux semi-conducteurs (CdSe, ZnSe) dispersés dans des matrices hôtes organique (PMMA) et minérale (KBr, KCl)“. Phd thesis, Université d'Angers, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00480577.

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Le présent travail a pour but l'élaboration ainsi que la caractérisation structurale et optique de matériaux composites à base de nanocristaux semi-conducteurs à grand gap dispersés dans des matrices optiquement transparentes dans le domaine UV Visible. La première partie du travail expose la problématique du sujet à étudier et met en évidence l'actualité du travail envisagé. Elle donne un aperçu sur les propriétés optiques des nanocomposites à base de semi conducteurs et fait apparaitre les raisons justifiant le choix des matériaux adoptés pour la fabrication des nanocomposites étudiés : CdSe/KBr, CdSe/KCl, CdSe/ PMMA et ZnSe/PMMA. Dans la deuxième partie, sont développées les méthodes d'élaboration des matériaux nanocomposites élaborés (méthode de Czochralski pour les monocristaux CdSe/KBr, CdSe/KCl et méthode du spin-coating pour les couches minces CdSe/PMMA, ZnSe/PMMA). Egalement sont décrites les différentes techniques utilisées pour leur caractérisation structurale et optique. La troisième partie comporte la discussion des résultats de la caractérisation structurale par la diffraction X, la spectroscopie IR, la spectroscopie Raman, la spectroscopie de masse (AFM) et la microscopie optique (MEB). Toutes ces techniques complémentaires confirment l'incorporation des cristallites de CdSe et de ZnSe dans les matrices hôtes KBr, KCl et PMMA. La quatrième partie présente les résultats de la caractérisation optique par l'absorption optique UV-Visible, la photoluminescence ainsi que la mesure de la réponse non linéaire du second et troisième des nanocomposites élaborés. Les résultats obtenus mettent en évidence l'effet d'un confinement quantique induit par la taille nanométrique des cristallites des semi-conducteurs CdSe et ZnSe et l'effet de surface dont l'action se manifeste par un shift des propriétés optiques linéaires et par une exaltation des propriétés optiques non linéaires.

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Guerfala, Wassim. „Élaboration de bio-composite hybride à matrice thermoplastique : formulation optimale et modélisation du comportement statique en vue d'une application pour pièces de structure dans l'automobile“. Electronic Thesis or Diss., Ecole centrale de Nantes, 2023. http://www.theses.fr/2023ECDN0022.

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L’impact environnemental devient un sujet de plus en plus important dans l’industrie automobile, ce qui pousse les constructeurs à réduire les émissions de CO2 à travers des motorisations propres et à travers l’allègement des structures. Les matériaux composites, associant légèreté et résistance mécanique, présentent une bonne alternative aux aciers standards avec une réduction de masse considérable. L’objectif principal de notre étude est l’application des matériaux bio-composites dans la structure automobile.Pour répondre aux différentes exigences mécaniques, thermiques et économiques, le premier objectif de ce travail est de développer un matériau composite hybride à base de deux fibres naturelles ayant des caractéristiquescomplémentaires permettant d’optimiser les performances du composite, tout en garantissant une homogénéité de son comportement mécanique. Le second objectif concerne l’élaboration d’un outil numérique qui permettrait un pré-dimensionnement rapide de structures qui prend en compte les particularités de ce type de matériau composite hybride. En effet, les exigences et les demandes au sein de l’industrie automobile évoluent rapidement et d’une manière continue, il est nécessaire de pouvoir produire une réponse rapide et à moindre frais (les campagnes expérimentales sont souvent longues et coûteuses pour des matériaux sensibles et encore plus quand ces derniers sont influencés par les conditions environnementales)
The environmental impact is becoming increasingly important in the automotive industry, pushing OEMs to reduce CO2 emissions through clean engines and structural weight reduction. Composite materials, combining lightness and mechanical strength, offer a good alternative to standard steels with a considerable weight reduction. This study mainly aims to apply bio-composite materials in the automotive structure.To meet the various mechanical, thermal and economic requirements, the first objective of this study is to develop ahybrid composite material based on two natural fibers with complementary characteristics to optimize its performance while guaranteeing the homogeneity of its mechanical behavior. The second objective is the development of a numeric tool that would allow rapid pre-design of structural parts reinforced with this hybrid composite material. Indeed, the obligations of the automotive industry are quickly and continuously changing; it is necessary to provide quick and cost-effective responses (compared to the long and expensive experimental campaigns especially when there is sensitivity to the environmental conditions to consider)

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Papavero, Amory. „Élaboration et caractérisation de composites hybrides thermoélectriques“. Thesis, Montpellier 2, 2012. http://www.theses.fr/2012MON20240.

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Scida, Daniel. „Étude et modélisation du comportement mécanique de matériaux composites à renforts tisses hybrides et non hybrides“. Compiègne, 1998. http://www.theses.fr/1998COMP1168.

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L'objectif de ce travail est d'apporter une aide à la décision quant au choix d'un matériau composite à renfort tissé hybride et non hybride pour une application où les effets du vieillissement conditionnent la décision. Cet objectif nécessite à la fois une approche expérimentale et théorique. L'approche expérimentale est menée, à partir d'essais standards (traction, flexion et torsion), par une caractérisation des propriétés élastiques et ultimes de chaque constituant (résine et unidirectionnel) et de chaque composite à renfort tissé. L'identification des mécanismes d'endommagement est ensuite obtenue sur la base des essais précédents puis d'essais de délaminage (mode I, II et mixte (I+II)) par l'utilisation d'une méthodologie associant les techniques d'émissions acoustiques et de microscopie. L'analyse met en évidence l'influence du vieillissement des résines, des fibres et des interfaces sur les modes de rupture du composite pouvant ainsi être très différents avant et après vieillissement. La seconde partie est consacrée à la modélisation du comportement mécanique des composites à armure hybride ou non dans les domaines élastiques et jusqu'à rupture. A partir d'une décomposition de la cellule de base, l'application de la théorie du stratifié permet de déterminer les propriétés élastiques 3D du composite en fonction des constituants, de l'armure, du titre des mèches et des caractéristiques géométriques puis de prédire les ruptures locales et finales du composite après prise en compte des endommagements successifs des constituants (résine et mèches). Le modèle aboutit à un logiciel de calcul nommé Mesotex permettant d'analyser aisément l'influence des paramètres structuraux (titre des mèches, armure, quantité de résine et hybridation) sur les propriétés élastiques et à rupture du composite. L'étude paramétrique conduit à faciliter le choix d'un matériau et d'atteindre un compromis coût/masse/performance optimisé.

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Agopian, Jean-Charles. „Développement, caractérisation et optimisation de matériaux composites hybrides“. Electronic Thesis or Diss., Université Clermont Auvergne (2021-...), 2022. http://www.theses.fr/2022UCFAC107.

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Le changement climatique va exiger une industrie plus sobre, dans laquelle les matériaux “verts” peuvent jouer un rôle prépondérant. Les matériaux composites n’échappent pas à cette règle, et tout effort pour diminuer leur empreinte écologique doit être entrepris, tout en conservant des niveaux de performance et de durabilité acceptables.Le remplacement partiel de fibres de carbone par des fibres de lin est par exemple une possibilité de réduction de l’impact environnemental de ces matériaux composites. Les énergies de surface des deux fibres étant relativement différentes, les propriétés des matériaux composites issus de cette hybridation ne sont potentiellement pas optimales. De plus, les fibres végétales sont hydrophiles, ce qui pose deux problèmes : d’une part, cela les rend incompatibles avec nombre de polymères, hydrophobes. D’autre part, cela peut engendrer une réduction de la durabilité du composite, plus susceptible de se gorger en eau.Dans cette étude, un traitement par fluoration directe par du fluor moléculaire F2 a été mis en place, afin de niveler les énergies de surface des deux types de renfort et de favoriser leur interaction avec la matrice. Ces travaux se sont focalisés sur la fluoration du renfort carbone, tandis qu’une autre thèse menée en parallèle s’est focalisée sur la fluoration du lin.Dans un premier temps, un état de l’art sur la fluoration des fibres de carbone a été proposé sous la forme d’une revue de littérature. La versatilité de la liaison carbone-fluor et les conditions expérimentales permettant de jouer dessus ont été décrites en détail.Dans un deuxième temps, il a été montré par un large panel d’analyses physico-chimiques que la fluoration à température ambiante de fibres de carbone permettait de fluorer leur ensimage, et donc d’ajuster l’énergie de surface des fibres de carbone. Le même traitement a été ensuite mené sur une large gamme de températures, montrant successivement une fluoration et une hyperfluoration de l’ensimage, puis une fluoration de la fibre de carbone elle-même, avec une augmentation drastique de son hydrophobie et une diminution de sa composante polaire. Ces fibres de carbone et de lin fluorées ont ensuite été intégrées par infusion dans une matrice époxyde avec différentes séquences d’empilement. Les essais mécaniques sont peu concluants vis-à-vis d’une éventuelle amélioration de la compatibilité due à la fluoration, ce qui s’explique par l’optimisation d’interface permise par l’ensimage dans le cas de fibres non-fluorées. Les tests de vieillissement sont quant à eux prometteurs, puisque les matériaux intégrant des fibres fluorées absorbent moins d’eau que ceux renforcés de fibres non-fluorées
Climate change will require a more sober industry, in which “green” materials may play a key role. This also applies to composite materials, and every possibility to reduce their carbon footprint might be considered, while maintaining acceptable performance and durability levels.Partial replacement of carbon fibres by flax fibres is for instance a way to reduce the environmental impact of these composite materials. Surface energies of the fibres being quite different, the properties of the composite materials resulting of such a hybridisation might not be optimised. Moreover, flax fibres are hydrophilic, which rises two problems: they are poorly compatible with hydrophobic polymers, and can lead to a decrease of the durability of the composite, more susceptible to absorb water.In this study, a treatment by direct fluorination by molecular fluorine F2 has been implemented, aiming at level the surface energies of the fibres and increase their affinity with the matrix polymer. This work is mainly dedicated to the fluorination of carbon fibres, while another simultaneous doctoral project focused on flax fibre fluorination.First, a state of the art on the fluorination of carbon fibres has been realised, and published as a literature review, where the versatility of the carbon-fluorine bond and the experimental conditions leading influencing it were carefully described.It has then been shown by a wide variety of physicochemical analyses that room-temperature fluorination of carbon fibres was a way to fluorinate their sizing, and thus to tailor their surface energy. The same treatment was carried on a wide temperature scale, successively highlighting a sizing fluorination and hyperfluorination, and then a fluorination of the carbon fibre, leading to a huge increase of its hydrophobicity, and a decrease of its polar component.These fluorinated carbon and flax fibres were then integrated in an epoxy matrix by infusion process, with several stacking sequences. Mechanical tests do not show an improvement of the fibre-matrix compatibility thanks to fluorination, which might be explained by the high-quality interface allowed by sizing for the non-fluorinated fibres. Wet ageing tests are however promising, as composites made with fluorinated fibres absorb less water than composites made with non-fluorinated fibres

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Mahmoud, Bassam. „Modélisation d'impacts sur des stratifiés composites unidirectionnels et hybrides“. Thesis, Toulouse 3, 2017. http://www.theses.fr/2017TOU30212.

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Les structures aéronautiques sont aujourd’hui largement réalisées à partir de matériaux composites, permettant ainsi d’en diminuer la masse. L’impact sur structure composite est une des sources de dommage la plus courante et la plus pénalisante. L’objectif de cette thèse est de développer un modèle prédictif d’impact sur stratifiés unidirectionnels de faible épaisseur afin, dans un premier temps, de mieux comprendre les mécanismes d’endommagement mis en jeu et, dans un deuxième temps, de pouvoir proposer des pistes d’amélioration de la tenue de ces structures. La première étape de ces travaux a consisté à développer un modèle éléments finis explicite de stratifiés composite unidirectionnel, en s’appuyant sur les travaux d’impact sur pale d’hélicoptère réalisés par F. Pascal. Ainsi, un nouvel élément capable de représenter le comportement à l’impact des plis unidirectionnels a été formulé. Le comportement des paquets de fibres est représenté par des éléments barres stabilisés grâce à des éléments 2D spécifiques. La dégradation de ces éléments est pilotée par des lois d’endommagement déduites d’observations expérimentales. La stratégie de modélisation proposée a été identifiée sur la base d’essais expérimentaux pour deux matériaux : T700/M21 et HTA7/913. Les résultats donnés par le modèle ont ensuite été validés par une comparaison avec des essais d’impact à basse vitesse. Enfin, dans le but d’optimiser la tenue des stratifiés, des impacts à basse et moyenne vitesse sur des stratifiés hybrides unidirectionnels/tissus composites ont été étudiés expérimentalement et numériquement grâce à la stratégie de modélisation proposée
Today, composite materials are largely used in the manufacturing of aeronautical structures, in order to lighten their weight. Impact on composite structures is one of the most detrimental loading. The present study aims to develop a predictive modelling of impacts on thin unidirectional laminates in order to, firstly, better understand the damage mechanisms involved, and, secondly, be able to provide guidance for a strength improvement of these structures. First, an explicit finite element modelling of unidirectional laminates is developed based on the work of F Pascal dealing with impact modeling on helicopter blades. Thus, a new element that can represent the impact response of unidirectional plies is formulated. The behavior of the bundle of fibers is modeled with rod elements stabilized with specific 2D elements. The degradation is managed using damage based on experimental observations. The parameters of the proposed modelling strategy are identified on the basis of experimental tests carried out on T700/M21 and HTA7/913 composites. The results provided by the modeling are then validated by a comparison with experimental low velocity impact results. Finally, in order to improve the laminate strength, low velocity and medium velocity impacts on hybrid unidirectional/woven composite laminates are studied experimentally and with the developed modelling strategy

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Salhi, Yakoub. „Structures Multi-contextuelles et Logiques Modales Intuitionnistes et Hybrides“. Phd thesis, Université Henri Poincaré - Nancy I, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00607933.

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En informatique, les logiques formelles ont une place centrale dans la représentation et le traitement des connaissances. Elles sont utilisées pour la modélisation et la vérification de systèmes informatiques et de leurs propriétés ainsi que pour la formalisation de différents types de raisonnement. Dans ce contexte il existe un large spectre de logiques non-classiques parmi lesquelles les logiques modales jouent un rôle important. Alors que les logiques modales classiques ont été largement étudiées, nous nous focalisons dans cette thèse sur les logiques modales intuitionnistes et aussi hybrides floues en abordant un certain nombre de questions principalement du point de vue de la théorie de la démonstration. Nous proposons pour ces logiques de nouveaux systèmes de preuve, notamment suivant les formalismes de déduction naturelle et de calcul des séquents, qui sont fondés sur de nouvelles structures multi-contextuelles généralisant la structure standard de séquent. Ainsi dans le cadre des logiques modales intuitionnistes formées à partir des combinaisons des axiomes T, B, 4 et 5, nous définissons des systèmes de preuve sans labels ayant de bonnes propriétés comme par exemple celle de la sous-formule. En outre, nous proposons des procédures de décision simples à partir de nos nouveaux calculs des séquents. Nous étudions également la première version intuitionniste de la logique hybride IHL et nous proposons son premier calcul des séquents à partir duquel nous donnons la première démonstration de sa décidabilité. Enfin, nous introduisons une nouvelle famille de logiques hybrides floues fondées sur les logiques modales de Gödel. Nous proposons pour ces logiques des procédures de décision avec génération de contre-modèles en utilisant un ensemble de règles de preuve fondées sur une structure multi-contextuelle adaptée.

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Salhi, Yakoub. „Structures multi-contextuelles et logiques modales intuititionnistes et hybrides“. Thesis, Nancy 1, 2010. http://www.theses.fr/2010NAN10087/document.

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En informatique, les logiques formelles ont une place centrale dans la représentation et le traitement des connaissances. Elles sont utilisées pour la modélisation et la vérification de systèmes informatiques et de leurs propriétés ainsi que pour la formalisation de différents types de raisonnement. Dans ce contexte il existe un large spectre de logiques non-classiques parmi lesquelles les logiques modales jouent un rôle important. Alors que les logiques modales classiques ont été largement étudiées, nous nous focalisons dans cette thèse sur les logiques modales intuitionnistes et aussi hybrides floues en abordant un certain nombre de questions principalement du point de vue de la théorie de la démonstration. Nous proposons pour ces logiques de nouveaux systèmes de preuve, notamment suivant les formalismes de déduction naturelle et de calcul des séquents, qui sont fondés sur de nouvelles structures multi-contextuelles généralisant la structure standard de séquent
In computer science, formal logics are central for studying the representation and the treatment of knowledge. Indeed, they are widely used for modeling and verifying computer systems and their properties and also for formalizing different kinds of reasoning. In this context there exist many non-classical logics and among them modal logics play a key role. As classical modal logics have been deeply studied, we focus in this thesis on the intuitionistic modal logics and also on fuzzy hybrid logics by studying some important questions mainly from the viewpoint of proof theory . We define for these logics new proof systems, following natural deduction and sequent calculus formalisms, that are based on new multi-contextual structures generalizing the standard sequent structure

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Salhi, Yakoub. „Structures multi-contextuelles et logiques modales intuititionnistes et hybrides“. Electronic Thesis or Diss., Nancy 1, 2010. http://www.theses.fr/2010NAN10087.

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En informatique, les logiques formelles ont une place centrale dans la représentation et le traitement des connaissances. Elles sont utilisées pour la modélisation et la vérification de systèmes informatiques et de leurs propriétés ainsi que pour la formalisation de différents types de raisonnement. Dans ce contexte il existe un large spectre de logiques non-classiques parmi lesquelles les logiques modales jouent un rôle important. Alors que les logiques modales classiques ont été largement étudiées, nous nous focalisons dans cette thèse sur les logiques modales intuitionnistes et aussi hybrides floues en abordant un certain nombre de questions principalement du point de vue de la théorie de la démonstration. Nous proposons pour ces logiques de nouveaux systèmes de preuve, notamment suivant les formalismes de déduction naturelle et de calcul des séquents, qui sont fondés sur de nouvelles structures multi-contextuelles généralisant la structure standard de séquent
In computer science, formal logics are central for studying the representation and the treatment of knowledge. Indeed, they are widely used for modeling and verifying computer systems and their properties and also for formalizing different kinds of reasoning. In this context there exist many non-classical logics and among them modal logics play a key role. As classical modal logics have been deeply studied, we focus in this thesis on the intuitionistic modal logics and also on fuzzy hybrid logics by studying some important questions mainly from the viewpoint of proof theory . We define for these logics new proof systems, following natural deduction and sequent calculus formalisms, that are based on new multi-contextual structures generalizing the standard sequent structure

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Prevond, Laurent. „Etude, expérimentation et modélisation de structures hybrides innovantes Tournantes et linéaires“. Phd thesis, Conservatoire national des arts et metiers - CNAM, 1994. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00599564.

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Les dispositifs innovants étudiés dans cette thèse se caractérisent par les principes communs suivant : - ce sont des machines synchrones hybrides dont le champ d'excitation est créé par des aimants permanents situés sur le même ensemble que le bobinage induit. - donc l'autre partie est passive. - La variation du flux d'induction à travers les bobinages induits est obtenue par commutation du flux des aimants permanents à l'aide des pièces polaires de la partie passive. Deux autres caractéristiques sont utilisée chaque fois que possible : - Bobinage induit global, c'est-à-dire pouvant enlacer plusieurs pôles, constitué d'un simple solénoïde permettant un excellent coefficient de bobinage et une grande facilité de réalisation et de montage. - Fonctionnement possible en monophasé grâce à un pré-positionnement adéquat à l'arrêt. Parmi nos réalisations utilisant ces principes, nous pouvons distinguer les dispositifs de machines tournantes et linéaires. Les actionneurs linéaires sont modulaires, possèdent un rail entièrement passif et peuvent être économiques. L'auto pilotage peut être soit électronique avec ou sans capteur, soit électromécanique. Les machines tournantes possèdent des caractéristiques spécifiques. Elles peuvent être par exemple très rapides (> 50.000 tr/mn) ou miniatures (diamètre <10mm). Des modélisations analytiques et numériques ont permis une bonne compréhension du principe de ces structures et de leur conception. Nous avons mis au point une méthode rapide de modélisation de nos structures associant le calcul analytique et numérique par éléments finis en régime non linéaire. Les expérimentations ont montré des résultats intéressant compte tenue de la simplicité des machines.

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Choi, Young Kuk. „Réalisation et caractérisation de composites hybrides verre/expoxy/Ni-Ti adaptatifs“. Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2002. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/ychoi.pdf.

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L'@évolution des composites à matrice organique et renfort fibreux vers des matériaux actifs peut être réalisée par l'introduction d'alliage à mémoire de forme. Dans le cadre de cette thèse, nous avons réalisé un matériau "adaptable" élaboré à partir d'un composite à matrice époxyde renforcée par des fibres de verre par insertion de fil de Ni-Ti. La méthode de la poutre encastrée libre a été utilisée pour évaluer l'effet d'activation. Les résultats obtenus montrent que le maximum de flexion est atteint lorsque les fils sont maintenus sous contrainte pendant la cuisson avec la création d'un effet mémoire de forme double sens. Enfin, le modèle de Liang & Rogers a permis d'approcher le comportement du composite hybride et a mis en évidence l'effet de la vitesse de transformation sur les contraintes de déformation du matériau global. Cet effet de la vitesse est propablement lié à un phénomène de relaxation de contrainte au niveau du fil de l'interface composite alliage
Growing attention has been given in the last years to the development of smart materials. It is relatively easy, taking in account their processing techniques, to embed in composite materials actuators at a mesoscopic scale. SMA are particularly fitted as actuators because they can be easily drawn into thin wires and incorporated in composite. To test the influence of the materials and processing conditions on the actuation properties of adaptive hybrid composites asymmetric composite systems based on a glass epoxy laminate with embedded wires of a shape memory Ti-Ni-Cu alloy were processed. The SMA wire were incorporated as far as possible away from the neutral plan. These asymmectric hybrid laminate beams were tested in clamp-free conditions. Describing the macroscopic behaviour in the frame of the classical constitutive modelling and using metallurgical parameters defined from a Clausius-Clapeyron diagram, a description of the temperature-deflection curves can be obtained

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Choi, Young Kuk Salvia Michelle. „Réalisation et caractérisation de composites hybrides verre/expoxy/Ni-Ti adaptatifs“. (S.l.) : (s.n.), 2002. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/ychoi.pdf.

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Chinellato, Anne Cristine. „Etude d'un procédé d'élaboration et caractérisation de nanocomposites à base de polypropylène et de montmorillonite“. Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2005. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL/2005_CHINELLATO_A_C.pdf.

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Ce travail concerne l'élaboration de nanocomposites à base de polypropylène/montmorillonite organophile (PP/o-MMT). Son but premier a été d'étudier l'efficacité d'un PP greffé acide acrylique (PP-g-AA) en tant qu'agent compatibilisant pour promouvoir l'intercalation et/ou l'exfoliation de l'o-MMT dans le PP, d'une part ; et les structures et les propriétés des composites obtenus, d'autre part. Deux sortes de PP-g-AA contenant la même quantité d'acide acrylique (6 % poids) mais ayant des masses molaires différentes ont été utilisés. La quantité de l'o-MMT utilisée a été de 0, 1 ou 5 % en poids et le rapport PP-g-AA/o-MMT de 0:1, 1:1, 2:1 ou 5:1 en poids. Les analyses aux rayons-X et par microscopie électronique à transmission ont montré qu'en l'absence de PP-g-AA, la structure du PP/o-MMT était similaire à celle d'un microcomposite conventionnel. Par contre, l'adition de PP-g-AA a rendu possible la formation des nanocomposites intercalés. Par rapport au PP pur, les PP/o-MMT ont montré une augmentation de la stabilité thermique d'environ 40°C ainsi qu'une augmentation en module élastique d'environ 30%. Cependant, cette augmentation a toujours été accompagnée d'une diminution de la résistance au choc des nanocomposites. L'incorporation de l'o-MMT dans le PP a toujours permis de diminuer sa perméabilité au CO2 et l'addition du PP-g-AA a renforcé cet effet. Une diminution de 50% a été réalisée. Ces résultats ont permis de conclure que le PP-g-AA était un agent compatibilisant efficace pour promouvoir l'intercalation et/ou exfoliation de l'o-MMT dans le PP. Les deux PP-g-AA semblaient avoir une efficacité similaire. De manière générale, les composites contenant une plus grande quantité de PP-g-AA présentaient de meilleures propriétés
This work dealt with polypropylene/organically modified montmorillonite (PP/o-MMT) nanocomposites. The main objective was to study the efficiency of using an acrylic acid modified PP (PP-g-AA) as a compatibilizer to promote the intercalation and/or exfoliation of the o-MMT in the PP, on the one hand; and the structures and properties of the resulting composites, on the other hand. Two kinds of PP-g-AA having the same acrylic acid content (6 wt. %) and differing in molar mass were used. The o-MMT content was 0, 1, or 5 wt. % and the PP-g-AA/o-MMT mass ratio was 0:1, 1:1, 2:1 or 5:1. X-ray diffraction and transmission electronic microscopy showed that without PP-g-AA, the structure of the PP/o-MMT was like that of a conventional micro-composite. With PP-g-AA, the o-MMT was intercalated. Compared to the neat PP, the PP/o-MMT showed an increase in thermal stability of up to 40°C and 30% in elastic modulus. However this increase was concomitant to a decrease in impact strength as the compatibilizer/montmorilonite mass ratio increased. Incorporation of the o-MMT in the PP always led to a decrease in CO2 permeability and the degree of decrease was more significant for compatibilized PP/o-MMT composites (better intercalation/exfoliation) reaching up to 50% with respect to the virgin PP. Based on the above results, it was concluded that the PP-g-AA was efficient to promote the intercalation/exfoliation of the o-MMT in the PP. However, there seemed no significant differences between the two PP-g-AA compatibilizers. Overall, for both PP-g-AA, better properties were obtained for higher PP-g-AA/o-MMT mass ratio

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Chinellato, Anne Cristine Hu Guo Hua. „Etude d'un procédé d'élaboration et caractérisation de nanocomposites à base de polypropylène et de montmorillonite“. Vandoeuvre-les-Nancy : INPL, 2005. http://www.scd.inpl-nancy.fr/theses/2005_CHINELLATO_A_C.pdf.

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Liu, Jingfei. „L'interaction des ultrasons avec des structures périodiques et les structures composites“. Thesis, Université de Lorraine, 2013. http://www.theses.fr/2013LORR0329/document.

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La recherche présentée dans cette thèse comporte deux parties : l’interaction des ondes ultrasonores avec des structures périodiques et également l’interaction avec des matériaux composites. La recherche sur l’interaction des ultrasons avec des structures périodiques comporte deux aspects : l’étude du phénomène physique de la diffraction des ultrasons d’une part. Les chapitres II et III représentent l’enquête des deux phénomènes physiques de la diffraction d’ultrasons, c’est-à-dire l’anomalie dites « anomalie de Wood » et le phénomène de diffraction subharmonique. Dans le chapitre IV, le principe de la diffraction de Bragg est appliquée à la caractérisation non destructive de la périodicité des structures périodiques par ondes ultrasonores générées et se propageant dans l’air, tandis qu’une caractérisation géométrique plus générale de surface périodique à l’aide d’une technique ultrasonore à haute fréquence par la technique de imagerie C-scan est présentée au chapitre V. Dans cette thèse, les travaux de recherches sur l’interaction des ultrasons avec des structures composites se concentrent sur la caractérisation des défauts d’impacts des plaques composites. Ce travail comporte deux parties : l’analyse spectrale des défauts d’impact et la comparaison des différentes techniques de caractérisation des défauts d’impact. La première partie de l’ouvrage tente de faire face à la situation où les signaux reçus pour la caractérisation des défauts sont corrompus par le bruit causé par le système d’acquisition. Alors que dans la seconde partie, différentes configurations de test, différents capteurs et différentes méthodes de traitement de données sont comparées, afin d’optimiser la caractérisation des défauts
The research presented in this thesis contains two parts : the interaction of ultrasound with periodic structures and the interaction of ultrasound with composite materials. The investigation in the interaction of ultrasound with periodic structures is made in two aspects : study of the physical phenomenon of ultrasound diffraction and nondestructive characterization of the coorugated structures using ultrasonic techniques. Chapter II and III represent the investigation of two physical phenomena of ultrasound diffraction, i.e. acoustic Wood anomaly and the so-called sub-harmonic diffraction, respectively. In chapter IV the principle of Bragg diffraction is applied to the nondestructive characterization of the periodicity of periodic structures using air-coupled ultrasonic technique; while a more general geometrical characterization of periodic surface using high frequency ultrasonic C-scan imaging technique is presented in chapter V. In this thesis the research work of the interaction of ultrasound with composite structures focuses on the characterization of impact defects of composite plates. This work contains two parts : the spectral analysis of impact defects and the comparison of different techniques in impact defects characterization. The first part of the work tries to deal with the situation where the received signals for defect characterization are corrupted by the avoidable high-level noise caused by the data acquisition system. While in the second part different testing configurations, different transducers and different data processing methods are compared in order to optimize the defect characterization

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Vidotti, Suel Eric. „Etude d'un procédé d'élaboration et caractérisation de nanocomposites à base de poly(éthylène térephtalate) et de montmorillonite“. Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2005. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL/2005_VIDOTTI_S_E.pdf.

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Ce travail concerne l'élaboration de nanocomposites à base de poly(éthylène térephtalate)/montmorillonite organophile (PET/o-MMT). Son but premier a été d'étudier l'efficacité d'un polyester ionomère (PETi) en tant qu'agent compatibilisant pour faciliter l'intercalation et/ou l'exfoliation de l'o-MMT dans le PET, d'une part ; et les structures et les propriétés des composites obtenus, d'autre part. La quantité de l'o-MMT utilisée a été de 0, 1, 3 ou 5 % en poids et le rapport PETi/o-MMT de 0:1, 1:1 ou 3:1 en poids. Les analyses aux rayons-X et par microscopie électronique à transmission ont montré la formation d'une structure des nanocomposites intercalée et/ou exfoliée pour les composites en présence du PETi. Les composites PET/o-MMT ont montré un comportement de solide (G' et G'' en fonction de w à basses fréquences) caractéristique des matériaux de structure percolée. Comparés au PET pur, les composites PET/o-MMT ont montré une stabilité thermique similaire, un plus grand module élastique ainsi qu'une plus grande viscosité complexe présentant aussi à l'état fondu une résistance à l'écoulement. Ils ont aussi montré une diminution significative en perméabilité au CO2, même si la solubilité de ce gaz n'a pas pratiquement été modifiée. L'adition du PETi a contribué à cette diminution de perméabilité jusqu'à 50%. La perméabilité à la vapeur d'eau a été réduite d'environ 30% pour les composites obtenus avec un rapport PETi/o-MMT de 1:1. Une augmentation de ce rapport (3:1) a entraîné une augmentation de cette perméabilité, due probablement à une importante solubilité de l'eau dans du PETi
This work dealt with poly(ethylene terephthalate)/organically modified montmorillonite (PET/o-MMT) nanocomposites. The main objective was to study the efficiency of using a polyester ionomer as a compatibilizer to promote the intercalation and/or exfoliation of the o-MMT in the PET, on the one hand; and the structures and properties of the resulting composites, on the other hand. The o-MMT content was 0, 1, 3 or 5 wt. % and the compatibilizer/o-MMT mass ratio was 0:1, 1:1 or 3:1. The o-MMT was further intercalated and/or exfoliated in the presence of the compatibilizer, as revealed by WAXS and TEM. The PET/o-MMT composites exhibited a solid-like behavior (G' and G'' versus w at low frequencies) indicating a percolated structure. Compared to the pristine PET, they showed similar thermal stability, higher elastic modulus, and higher complex viscosity presenting yield strength in the molten state. They also showed much lower CO2 permeability, although the solubility of the latter remained almost unchanged. The presence of the compatibilizer further decreased the CO2 permeability, by 50% in the best cases. Water vapor permeability was also decreased. The highest decrease was about 30% and was obtained with an intermediate compatibilizer/o-MMT mass ratio of 1:1. A further increase in that ratio resulted in an increase in water vapor permeability, due probably to the fact that water was soluble in the compatibilizer

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Vidotti, Suel Eric Hu Guo Hua. „Etude d'un procédé d'élaboration et caractérisation de nanocomposites à base de poly(éthylène térephtalate) et de montmorillonite“. Vandoeuvre-les-Nancy : INPL, 2005. http://www.scd.inpl-nancy.fr/theses/2005_VIDOTTI_S_E.pdf.

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Prevond, Laurent. „Étude, expérimentation et modélisation de structures hybrides innovantes de machines tournantes et linéaires“. Paris, CNAM, 1994. http://www.theses.fr/1994CNAM0191.

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Les dispositifs innovants étudies dans cette thèse se caractérisent par les principes communs suivants: ce sont des machines synchrones hybrides dont le champ d'excitation est crée par des aimants situes sur le même ensemble que le bobinage induit. De ce fait l'autre partie est passive. La variation du flux d'induction a travers les bobinages induits est obtenue par commutation du flux de ces aimants a l'aide des pièces polaires de la partie passive. Deux autres caractéristiques sont utilisées des que possible: bobinage induit global, c'est a dire pouvant enlacer plusieurs pôles, constitue d'un simple solénoïde permettant une grande facilite de montage et un très bon taux de remplissage. Fonctionnement en monophasé grâce a un positionnement adéquat a l'arrêt. Parmi nos réalisations utilisant ces principes, nous pouvons distinguer les dispositifs de machines tournantes et linéaires. Les actionneurs linéaires sont modulaires, possèdent un rail entièrement passif et peuvent être économiques. L'autopilotage peut être électronique avec ou sans capteur, ou electromecanique. Les machines tournantes possèdent des caractéristiques spécifiques. Elles peuvent être par exemple rapide (50 000 tr/mn) ou miniature (diamètre<10mm). Des modélisations analytiques et numériques ont permis une bonne compréhension du principe de ces structures et de leur conception. Nous avons mis au point une méthode rapide de modélisation de nos structures associant le calcul analytique et numérique par éléments finis en régime non linéaire. Les expérimentations ont montre des résultats intéressants compte tenu de la simplicité des machines

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Tissandier, Cédric. „Composites microcellulaires : production et caractérisation de structures asymétriques“. Doctoral thesis, Université Laval, 2014. http://hdl.handle.net/20.500.11794/25274.

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Cette thèse traite principalement de la compréhension des propriétés morphologiques et mécaniques de composites moussés en injection avec un agent moussant chimique exothermique (azodicarbonamide). Dans la première partie, des structures symétriques et asymétriques sont obtenues, à partir de polyéthylène de haute densité (HDPE) et de fibres naturelles (agave), en appliquant différents gradients de température au moule. Leurs propriétés morphologiques (épaisseur des peaux et du cœur, diamètre et densité cellulaires) et mécaniques (traction, flexion, torsion) sont présentées. Dans la deuxième partie, la caractérisation morphologique de composites microcellulaires à base de HDPE et de fibre de lin est approfondie. En plus des informations relatives au diamètre cellulaire et à la densité cellulaire, les profils de densité des composites moussés sont introduits. Leurs analyses révèlent la présence de zones de transition entre le cœur et les peaux. L'utilisation de ces profils de densité offre un accès rapide, simple et efficace aux épaisseurs des peaux, du cœur et de ces zones de transition ainsi qu'à la masse volumique du cœur moussé. Enfin, la troisième partie examine les comportements mécaniques (résistance et module en traction, flexion, torsion et impact) de composites microcellulaires à base de HDPE et de fibre de lin. Les profils de densité préalablement présentés permettent de prédire avec précision (2 à 6% d'erreur) les modules mécaniques des composites moussés.

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Rache, Salles Benjamin. „Propriétés magnétiques, électriques et structurales et transport polarisé en spin dans des structures hybrides MnAs-GaAs“. Paris 6, 2010. http://www.theses.fr/2010PA066328.

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Le couplage d'un métal ferromagnétique (MF) à un semiconducteur (SC) permettrait d'intégrer le nouveau degré de liberté que constitue le spin aux propriétés logiques et optiques des semiconducteurs. L'élaboration de jonctions tunnel magnétiques couplant ces deux types de matériaux présente des difficultés intrinsèques à leurs conditions de croissance. En effet, à la température de croissance optimale de la barrière semiconductrice (~580°C), une forte interdiffusion à l'interface MF/SC réduit les effets de magnétorésistance. De ce fait, la barrière doit être élaborée à basse température, résultant dans l'incorporation d'antisites d'As dans la barrière SC. Le couple MnAs/GaAs est un bon candidat pour la réalisation de jonctions MF/SC grâce à la faible réactivité et à la forte polarisation à l'interface. Nous avons étudié des JTM MnAs/SC III-V/clusters de MnAs dans une matrice de GaAs (GaAs:MnAs), lesquelles le protocole de croissance de l'électrode inférieure (recuit in situ d'une couche de GaMnAs à T>500°C) permet d'augmenter considérablement la qualité structurale et chimique de la barrière. Ce travail a été réalisé en trois parties. Tout d'abord, les conditions d'élaboration des couches de GaAs:MnAs/GaAs(001) et de MnAs/GaAs(001) ont été optimisées. Ensuite, nous avons mené des études originales de microscopie à gradient de force magnétique et de spectroscopie de photoémission réalisées sur des couches de MnAs, pour la première, et de GaMnAs, MnAs et GaAs:MnAs, pour la deuxième, ont permis de faire ressortir des informations importantes pour leur intégration dans l'électronique de spin. Enfin, une étude du transport tunnel polarisé en spin a été conduite les JTM.

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Liu, Weiqing. „Solutions de cellulose et matériaux hybrides/composites à base de liquides ioniques et solvants alcalins“. Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2013. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00819908.

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La cellulose, composé organique le plus courant et polysaccharide le plus abondant sur Terre, est une ressource naturelle très importante. Les initiatives pour remplacer totalement ou partiellement les polymères pétrochimiques conventionnels avec des bio-polymères à base de cellulose ont donc attiré l'intérêt des chercheurs ces dernières décennies, non seulement parce que la cellulose est renouvelable et biodégradable, mais aussi en raison de ses propriétés intéressantes telles que la biocompatibilité et la stabilité chimique. De plus, les propriétés de cellulose peuvent être encore améliorées par des procédés chimiques, des modifications physiques ou en préparant des composites avec des charges fonctionnelles.Les études concernant d'étudier plusieurs aspects fondamentaux comme la dissolution de la cellulose afin de produire des matériaux et le test de nouveaux concepts autour de la modification de surface ou des revêtements, à l'échelle du laboratoire. Nous présentons dans ce manuscrit nos travaux concernant la caractérisation de solutions de cellulose dans deux solvants différents (hydroxyde de sodium aqueux et un liquide ionique) et la préparation de deux nouveaux types de matériaux à base de cellulose (un matériau hybride cellulose-amidon et un composite cellulose-noir de carbone), qui sont tous les deux préparés à partir de ces solutions de cellulose.

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Martin, Baptiste. „Concept de composites magnétoélectriques hybrides base polymère : piézoélectricité organique-inorganique et couplage magnétique“. Thesis, Toulouse 3, 2019. http://www.theses.fr/2019TOU30245.

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Ce travail de thèse a pour objectif l'élaboration et l'analyse de composites hybrides magnétoélectriques à matrice polymère. Deux solutions sont étudiées : un système à deux phases avec une matrice électroactive (PVDF-TrFE) et des particules magnétiques (Ni) ; un système à trois phases avec une matrice neutre (α-PVDF), des particules piézoélectriques (NaNbO3) et des particules magnétiques (Ni). Une analyse de l'influence du facteur de forme des particules Ni a été réalisée. Un procédé original d'élaboration de nanochaines de nickel (NNCs) en voie polyol avec croissance sous champ magnétique modéré a permis de compléter la gamme des facteurs de forme. Le seuil de percolation électrique des NNCs a été observé pour une fraction volumique de 2,3% volumique. Cette valeur détermine la zone où le composite peut être polarisé et donc piézoélectrique. Les mesures du coefficient d33 donnent des valeurs allant jusqu'à 5,8 pC N-1 pour les composites P(VDF-TrFE)/Ni et jusqu'à 4,5pC N-1 pour les composites α-PVDF/NaNbO3/Ni. Dans les deux cas, l'utilisation de particules à haut facteur de forme entraîne une diminution de la valeur du d33 à cause d'une rigidification importante du système. Les analyses des propriétés magnétiques montrent une amélioration de l'aimantation rémanente ainsi que du champ coercitif pour les NNCs en comparaison des particules sphériques. Cette amélioration est encore plus perceptible lors de la mise en oeuvre des composites grâce à l'orientation des particules induites par la mise en oeuvre. Les propriétés de couplage ME sont mesurées pour les deux types de composites qui présentent tous une réponse ME importante. Le couplage le plus important pour les échantillons à matrice P(VDF-TrFE) est obtenu avec des nanofils de nickel à haut facteur de forme (250). Pour cet échantillon αME =4,2V m-1 Oe-1. Dans le cas des composites à 3 phases le coefficient αME =4,7 Vm-1Oe-1. Les meilleurs couplages sont obtenus avec les NiNPs car qui permettent une meilleure transduction. Les valeurs de couplage obtenues sont du même ordre de grandeur dans les deux types d'échantillon. La solution à trois hases peut être pertinente à de plus hautes températures
The aim of this research is the elaboration and analysis of hybrid magnetoelectric polymer-based composite. Two different types of composites have been studied: Firstly, a two-phase system with an electroactive matrix (P(VDF-TrFE)) and magnetic particles (Ni); secondly, a system based on a nonelectroactive matrix (α-PVDF), piezoelectric particles (NaNbO3) and magnetic particles (Ni). The influence of Ni particles aspect ratio has been carefully studied. An original process of mild polyol reduction under low static magnetic field has been proposed in order to generate magnetic growth of nickel nanochains (NNCs). Electrical percolation threshold has been determined at 2.3 vol % for the NNCs. This value allows us to determine the maximum fraction of nickel in composites in order to remain insulating. Thus, the composites may be polarized and then they can exhibit piezoelectric properties. Piezoelectric coefficient d33 shows significant values up to 5.8 pC N-1 for the P(VDFTrFE)/Ni composite and 4.5 pCN-1 for the α-PVDF/NaNbO3/Ni composite. In both cases, high aspect ratio nickel particles leads to a decrease of d33 due the stiffening of the matrix. Magnetic properties such as remnant magnetization and coercive field are improved with particles aspect ratio as compared to spherical particles. This enhancement appears more clearly when composites are processed thanks to the particles orientation due to the fabrication process. Coupling ME properties have been measured for both types of composites which exhibit a strong ME response. In P(VDF-TrFE) based composite, the highest coupling (αME =4.2Vm-1Oe-1 ) is obtained with high aspect ratio nickel nanowires (250). The αME reaches up to 4.7Vm-1Oe-1 in the three-phase composite and the best coupling is measured with NiNPs. The obtained values are of the same order of magnitude for both composites. The specific interest of the three-phase composite is to allow the use of higher temperatures

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Kang, Chi-Hang. „Une famille d'éléments hybrides singuliers pour l'étude des plaques fissurées métalliques et composites“. Compiègne, 1991. http://www.theses.fr/1991COMPD362.

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Une technique conforme et convergente d'éléments finis singuliers est présentée pour le calcul des facteurs d'intensité de contrainte dans les structures fissurées avec matériaux isotopes, anisotropes ou composites. Elle est basée sur la formulation des éléments finis hybrides métis de déplacement. Selon le type de chargement appliqué, nous avons traité des plaques fissurées en état de membrane ou en flexion. Les solutions asymptotiques de champ singulier de contraintes au voisinage du fond de la fissure sont introduites dans un élément singulier par la discrétisation du champ de contraintes. Nous garderons également dans les éléments singuliers, la partie régulière du champ des contraintes afin qu'ils puissent avoir des dimensions de l'ordre de la longueur de la fissure. Afin d'assurer la convergence de l'élément, il est nécessaire d'introduire non seulement la singularité des contraintes mais également celle des déplacements/déformations dans les éléments singuliers. La singularité de déplacement/déformation est obtenue par celle de la matrice jacobienne de l'élément isoparamétrique, en positionnant les nœuds d'interface au quart des côtés des éléments comme dans l'élément de Barsoum. Ces techniques permettent de déduire diverses méthodes de calcul des facteurs d'intensité de contraintes KM : 1) MCI : les KM peuvent être directement obtenus par résolution de l'équation structurale du système. 2) MCII : Les KM peuvent être indirectement obtenus par chaque élément singulier après la solution de l'équation structurales du système. 3) MD : les KM peuvent être indirectement obtenus en fonction de valeurs des déplacements des nœuds de l'élément singulier situés sur les lèvres de la fissure. Pour la plaque fissurée en flexion, l'apparition de nature tridimensionnelle de KM et la non linéarité de fermeture de la fissure dans la zone de compression, nous conduisent à combiner les éléments 3-D hybride métis singuliers et la méthode mixte du problème de contact. De nombreux exemples sont traités numériquement pour l'évaluation de la méthode présentée. Pour le problème de plaque fissurée en état de membrane, les éléments HSM ont montré une haute convergence des facteurs d'intensité de contraintes, tant pour les matériaux isotropes qu'anisotropes. Pour le problème de plaque fissurée en flexion, les résultats présentés sont en bon accord avec les solutions théoriques de Hartranft et Sih, malgré un maillage grossier. Les autres tests numériques (3-D, plaque composite stratifiée, fermeture de fissure) ont également prouvé que les éléments présentés assurent une analyse performante de la structure fissurée ou non.

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Thomas, Matthieu. „Propriétés thermiques de matériaux composites : caractérisation expérimentale et approche microstructurale“. Nantes, 2008. http://www.theses.fr/2008NANT2075.

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Les simulations thermiques sur des structures aéronautiques nécessitent de nombreux paramètres d’entrée parmi lesquels les propriétés thermo-physiques des matériaux composites. La connaissance de leurs propriétés thermiques supposées homogénéisées à l’échelle considérée (tenseur de conductivité thermique et chaleur spécifique), ainsi que les incertitudes liées à leurs estimations sont une nécessité de premier ordre. Les objectifs de la thèse reposent donc d’une part sur leurs mesures expérimentales grâce à la mise au point d’une nouvelle méthode d’identification, et d’autre part sur leurs prédictions par le développement de modèles d’homogénéisation. A l’heure actuelle, de nombreuses techniques de mesure des propriétés thermiques des matériaux composites ont déjà été développées. Cependant, pour estimer les conductivités selon les trois directions principales du composite ainsi que la chaleur spécifique, il est nécessaire de combiner ou répéter ces méthodes. L’originalité de la technique développée au cours de cette thèse réside dans l’estimation simultanée par méthode inverse de l’ensemble de ces paramètres pour une gamme de température allant de l’ambiante à 200°C, et ce, sans que les échantillons soient instrumentés, ou re-surfacés. Pour compléter ce travail expérimental, des modèles prédictifs des conductivités thermiques basés sur la microstructure réelle des composites ont été développés. L’analyse des images de la microstructure permet de caractériser la distribution des fibres, de définir le volume élémentaire représentatif, l’ensemble servant de base aux calculs par éléments finis des propriétés apparentes du matériau composite, avec quantification de l’intervalle de confiance des mesures

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Louvain, Nicolas. „Relations Structures-Propriétés dans des matériaux hybrides multifonctionnels : Investigations structurales et théoriques“. Phd thesis, Université d'Angers, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00450691.

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Les matériaux hybrides organique/inorganique présentent la possibilité de pouvoir réunir, au sein d'un même composé, les propriétés initiales des constituants organiques (solubilité, flexibilité) et inorganiques (propriétés électroniques, optiques, magnétiques) voire de posséder des propriétés nouvelles supérieures à la simple somme des propriétés initiales. Au cours des présents travaux, nous avons porté notre attention sur les relations structures-propriétés au sein d'halogénométallates hybrides incorporant des cations organiques du type alkylammonium fonctionnalisés. Au cours de la première partie, une étude des changements conformationnels à l'état solide de molécules organiques incorporées dans des composés hybrides a été réalisée. Nous avons pu montrer que ces changements s'accompagnent de transitions structurales, phénomènes mis en évidence par les variations des propriétés optiques non linéaires à l'état massif et sous forme de films minces. La deuxième partie concerne l'étude structurale et théorique d'interactions disulfure-disulfure et disulfure-iodure à l'état solide. Ce travail montre que ces interactions intermoléculaires sont faibles, et principalement d'origine orbitalaire. Elles pourraient néanmoins être responsables de l'obtention de certaines structures présentant des transitions de phases activées par la température. Enfin, nous avons souligné l'influence de la fonctionnalisation de cations organiques du type éthylammonium sur la géométrie de réseaux inorganiques pérovskites hybrides et dérivés. Limiter la gêne stérique du cation et les interactions à l'interface organique/inorganique permet de réduire le band-gap de ces composés.

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Hajrya, Rafik. „Contrôle santé des structures composites : approche expérimentale et statistique“. Paris, ENSAM, 2012. https://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00727638.

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L'industrie aéronautique utilise des matériaux toujours plus performants pour ses avions et systèmes spatiaux. Ainsi, pour réaliser les communications, les avionneurs souhaiteraient aller vers une réelle intégration des structures antennaires à la structure de l'avion et donc de passer de la structure antennaire vue comme équipement embarqué à la structure antennaire devenue équipement intégré. Notre travail de thèse se situe dans le cadre du projet MSIE (Matériaux et Structures Intelligentes pour l'Electromagnétisme). L'objectif de ce projet est de répondre aux demandes du secteur aéronautique, en évaluant le concept de nouveaux matériaux susceptibles de permettre la réalisation de structures antennaires conformées, compactes et reconfigurables. Cette adaptabilité suppose que ces structures soient reconfigurables et donc capables, une fois munies de capteurs/actionneurs, de réaliser un contrôle actif de la directivité, du rendement et du gain des structures antennaires. Il est alors apparu nécessaire d'adjoindre à ces futures structures, une fonction de Contrôle santé ou Structural Health Monitoring "SHM", de manière à pouvoir détecter d'éventuels endommagements (impact, délaminage entre le réseau d'antennes et la structure composite, rupture des fibres, etc. . . . ) susceptibles de se produire au cours du vol ou au cours du vieillissement de la structure. C'est dans le développement de la fonction SHM que s'inscrit ce travail de thèse. A cet effet, nous avons réalisé des dispositifs expérimentaux en tenant compte des demandes de l'industriel. Ces dispositifs comportent des structures composites antennaires munies de capteurs et d'actionneurs piézoélectriques. A travers les informations transmises par les capteurs, nous avons développé deux méthodes de détection de l'endommagement à base d'Analyse en Composantes Principales (ACP) et d'Analyse en Composantes Indépendantes (ACI). Ces deux méthodes sont des approches statistiques qui ne nécessitent pas la connaissance du modèle mécanique de la structure à surveiller. Il s'agit de méthodes traitant des observations vectorielles (multivariées) transmises par les capteurs piézoélectriques, afin d'en extraire des caractéristiques de fonctionnement de la structure à l'état sain et de la structure dans un état inconnu. La comparaison entre ces caractéristiques nous a permis de calculer pour chacune des deux méthodes, un résidu indicateur d'endommagement. Nous avons complété ce résidu par une robustification de la prise de décision et cela par le calcul d'une borne, au-delà de laquelle l'endommagement est détecté
The aviation industry uses materials always more effective for its aircraft and space systems. The aircraft are equipped with antenna arrays to make communications. Our thesis falls within the MSIE project (Matériaux et Structures Intelligentes pour l'Electromagnétisme). The objective of this project is to meet the demands of the aviation industry, to evaluate the concept of new materials that enable the realization of compact and reconfigurable antenna composite structures. This adaptability assumes that these structures are also equipped with sensors/actuators able to perform an active control. It then necessary to add to these future structures a Structural Health Monitoring systems (SHM) to detect possible damage (impact, delamination between the host structure and the antenna array, fiber breakage, etc. . . ), which may occur during the flight or during the aging of the structure. The development of the SHM systems is the core of our thesis. For this purpose, we have built experimental tests that took into account the industrial requirements. These experimental tests include antenna composite structures equipped with piezoelectric sensors and actuators. Through the information received from the sensors, we developed two damage detection methodologies, based on Principal Component Analysis (PCA) and Independent Component Analysis (ICA). These methods are statistical approaches, which have the particularity of not requiring any knowledge of the mechanical model of the structure to be monitored. These two methods are a way to extract features from the piezoelectric sensors of the structure in a healthy and in an unknown state. The comparison between these characteristics allowed us to calculate for each method, a damage index. Furthermore, to robustify the decision, we have associated to this damage index, a bound that decides if the structure is in healthy or damaged state. We have successfully applied the two methods to detect damage in antenna composite structures, namely: impact, delamination of the composite structures

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Tchou-Kien, David. „Contribution à l'optimisation des structures composites élastiques et hyperélastiques“. Paris 6, 2002. http://www.theses.fr/2002PA066349.

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Gardillou, Florent. „Etude et réalisation de structures hybrides actives/passives en optique intégrée sur verre“. Grenoble INPG, 2005. http://www.theses.fr/2005INPG0166.

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Les avancées majeures des télécommunications optiques ont nécessité l'élaboration de circuits intégrés optiques (ClOs) pour émettre, recevoir, traiter et distribuer l'information. Historiquement, de nombreuses technologies de ClOs ont été développées en parallèle. Cependant, dans le but de réduire les dimensions et les coûts des futurs ClOs, il est nécessaire de pouvoir intégrer plusieurs fonctions élémentaires sur un même substrat Pour cela, nous avons étudié la possibilité de réaliser des structures hybrides sur verre composées d'une couche mince guidante de matériau actif ou passif reporté sur un guide d'ondes de surface réalisé par échange d'ions. Nous nous sommes particulièrement intéressés à la réalisation d'un amplificateur. Optique hybride grâce à la mise au point d'une technique de collage par adhésion moléculaire d'un verre silicate contenant des guides d'ondes. Et d'un verre phosphate codopé Er3+/Yb3+. Pour cela, nous avons développé un procédé d'échange d'ions T1+/K+ laissant la surface du verre intacte, un procédé de collage à basse température ainsi qu'une technique d'amincissement permettant de réduire l'épaisseur du verre actif à moins de 10μm. Un amplificateur hybride a été réalisé et un coefficient de gain de 3,66 dB/cm a été obtenu, ce qui est comparable aux meilleures performances publiées pour des amplificateurs classiques réalisés par échange d'ions. Un gain net positif a même été démontré dans un autre amplificateur hybride réalisé par un échange d'ions Ag+/Na+ et aminci par rodage/polissage. La réalisation d'autres fonctions en configuration hybride (encapsulation d'un réseau de Bragg, isolateur optique) a ensuite été étudiée
The need of optical fiber telecommunication systems has been the driving force for the tremendous development of integrated optical circuits (IOCs) with a vast number of technologies which are up to now incompatible. However, the integration of elementary functionson a single wafer seems to be required to reduce the dimension and the cost for future complex IOCs. Ln this perspective, we propose in this report the realization of hybrid structures on glass. These latter consist of a passive or active thin guiding layer on a glass wafer containing an ion-exchanged channel waveguide. This work has mainly been devoted to the study and the realization of an hybrid optical amplifier by wafer bonding and ion-exchange techniques. First, a T1+/K+ ion-exchange process has been developed in a passive silicate glass with the aim of keeping a fiat glass surface. Then, an Er3+/Yb3+ codoped phosphate glass layer with a thickness below 10 μm has been formed by a low temperature wafer bonding process (<150°C) foIlowed by a polishing thinning procedure. The realized hybrid structure has been characterized and a promising gain coefficient of 3. 66 dB/cm has been reached which is comparable with the best published values for standard ion-exchanged optical amplifiers. This result has been improved thanks to the implementation of an Ag+/Na+ ion-exchange and a grinding/polishing process and net gain operation has been demonstrated. Other hybrid structures have also been studied : a glass surface- and polarization-insensitive embedded Bragg filter and an hybrid optical isolator. Finally, the necessary future works for the integration of aIl hybrid structures on a single wafer have been described

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Jeancolas, Antoine. „Étude expérimentale et modélisation micromécanique du comportement de composites hybrides : optimisation de la conductivité thermique“. Thesis, Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0285/document.

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L’augmentation de la puissance électrique des composants électroniques pose le problème de la dissipation de la chaleur générée. Les boîtiers électriques doivent permettre la dissipation de cette chaleur en conservant une isolation électrique. La solution retenue pour évacuer la chaleur par transfert thermique consiste en matériaux composites dont les renforts par leur structuration vont améliorer la conductivité thermique. Des composites à matrice polymère ont été choisis pour leur aptitude de mise en forme. La conductivité thermique et l’isolation électrique sont assurées par des charges céramiques. Les méthodes d’homogénéisation donnent des pistes d’amélioration du comportement de composites en fonction des propriétés de leurs constituants, de leur géométrie et de leur distribution. Elles fournissent ainsi une formulation optimisée de matériaux répondant à certaines caractéristiques issues de cahiers des charges émanant du partenaire industriel (Institut de Soudure). La conductivité thermique attendue des composites impose une forte fraction volumique de charges pour compenser le caractère isolant de la matrice polymère. Des méthodes d’homogénéisation ont été développées pour prédire la conductivité thermique effective pour de forts taux de charges (supérieur à 20%) et des contrastes élevés de conductivité thermique. La présence d’une interphase provenant d’incompatibilités fortes entre les composants doit également être modélisée
The increase of electronic components in the integrated circuits and the required electrical power set the question of the dissipation of the heat generated. The electrical box must favor the heat dissipation while maintaining electrical insulation. The solution chosen to transfer the heat is to develop composite materials whose reinforcements by their structure will improve the thermal conductivity. Polymer-based composite materials were chosen for their building ability. Thermal conductivity and electrical insulation are insured by ceramic reinforcements. The homogenization methods allow to improve the composites’ design according to the properties of their constituents, their geometry and their distribution. They thus provide an optimized formulation of materials satisfying the characteristics emanating from the industrial partner (‘Institut de Soudure’). The expected thermal conductivity of the composites imposes a high volume fraction of reinforcements to counterbalance the insulating polymer matrix. Homogenization methods have been developed to provide predictions of effective thermal conductivity for high (greater than 20%) reinforcement rates and high thermal conductivity contrasts. The presence of an interphase resulting from strong physico-chemical incompatibilities between the components must also be modeled

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Jeancolas, Antoine. „Étude expérimentale et modélisation micromécanique du comportement de composites hybrides : optimisation de la conductivité thermique“. Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0285.

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L’augmentation de la puissance électrique des composants électroniques pose le problème de la dissipation de la chaleur générée. Les boîtiers électriques doivent permettre la dissipation de cette chaleur en conservant une isolation électrique. La solution retenue pour évacuer la chaleur par transfert thermique consiste en matériaux composites dont les renforts par leur structuration vont améliorer la conductivité thermique. Des composites à matrice polymère ont été choisis pour leur aptitude de mise en forme. La conductivité thermique et l’isolation électrique sont assurées par des charges céramiques. Les méthodes d’homogénéisation donnent des pistes d’amélioration du comportement de composites en fonction des propriétés de leurs constituants, de leur géométrie et de leur distribution. Elles fournissent ainsi une formulation optimisée de matériaux répondant à certaines caractéristiques issues de cahiers des charges émanant du partenaire industriel (Institut de Soudure). La conductivité thermique attendue des composites impose une forte fraction volumique de charges pour compenser le caractère isolant de la matrice polymère. Des méthodes d’homogénéisation ont été développées pour prédire la conductivité thermique effective pour de forts taux de charges (supérieur à 20%) et des contrastes élevés de conductivité thermique. La présence d’une interphase provenant d’incompatibilités fortes entre les composants doit également être modélisée
The increase of electronic components in the integrated circuits and the required electrical power set the question of the dissipation of the heat generated. The electrical box must favor the heat dissipation while maintaining electrical insulation. The solution chosen to transfer the heat is to develop composite materials whose reinforcements by their structure will improve the thermal conductivity. Polymer-based composite materials were chosen for their building ability. Thermal conductivity and electrical insulation are insured by ceramic reinforcements. The homogenization methods allow to improve the composites’ design according to the properties of their constituents, their geometry and their distribution. They thus provide an optimized formulation of materials satisfying the characteristics emanating from the industrial partner (‘Institut de Soudure’). The expected thermal conductivity of the composites imposes a high volume fraction of reinforcements to counterbalance the insulating polymer matrix. Homogenization methods have been developed to provide predictions of effective thermal conductivity for high (greater than 20%) reinforcement rates and high thermal conductivity contrasts. The presence of an interphase resulting from strong physico-chemical incompatibilities between the components must also be modeled

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Dai, Shan. „Synthèse ambiante verte de solides hybrides poreux (MOFs) robustes et de composites nanoparticules métalliques@MOFs“. Electronic Thesis or Diss., Université Paris sciences et lettres, 2021. http://www.theses.fr/2021UPSLE068.

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Les catalyseurs hétérogènes constituent une pierre angulaire de l'industrie chimique et sont l'une des technologies les plus cruciales pour un avenir durable. À cet égard, les matériaux hybrides représentent une direction très excitante pour le développement de catalyseurs innovants. L'incorporation de nanoparticules métalliques (MNPs) dans des réseaux hybrides poreux cristallisés appelés « Metal-Organic Frameworks » (MOFs) est une stratégie prometteuse pour préparer des catalyseurs hétérogènes très efficaces, combinant les propriétés à la fois du MOF hôte et des MNPs invitées. Les composites préparés présentent un grand potentiel pour plusieurs applications en dehors de la catalyse (par exemple, détection, bio-applications) car les matériaux invités encapsulés peuvent introduire de nouvelles propriétés souhaitées qui sont absentes/peu efficaces dans le matériau hôte. Dans cette thèse, les composites MNPs et MOFs ont été préparés grâce à une stratégie dite « bottle-around-ship », dans laquelle les MOFs sont assemblés dans une solution contenant des MNPs préformées pour fabriquer des structures cœur-coquille. Dans un premier temps, plusieurs approches ont été développées pour préparer à température ambiante des MOFs robustes à base de cations tétravalents, basées sur des approches séquentielles ou directes. Par la suite, ces approches de synthèse à température ambiante ont été adaptées pour incorporer des nanoparticules ultra-petites dans les MOFs afin de former de manière reproductible des composites cœur-coquille MNPs@MOF capables de relever plusieurs défis en catalyse hétérogène (réduction de CO2, hydrolyse de liaison peptidique…)
Heterogeneous catalysts frame a cornerstone of the chemical industry and are one of the most crucial technologies for a sustainable future. Hybrid materials represent a very exciting direction for developing innovative catalysts. Incorporating guest metal nanoparticles (MNPs) into Metal-Organic Frameworks (MOFs) is an effective route to prepare highly efficient heterogeneous catalysts, which combines the properties of both the host MOF and guest MNPs. The prepared composites present a great potential for several applications apart from catalysis (e.g. sensing, bio-applications), as the encapsulated guest materials can introduce new desired properties that are absent/ poor in the parent material. In this thesis, MNPs and MOFs composites were prepared through challenging bottle-around-ship strategy. As the first step, multiple approaches were developed to prepare robust tetravalent Metal-organic frameworks (MOFs) at room temperature, including conventional stepwise and more facile direct strategies. Subsequently, the new room temperature synthesis approaches were adapted to incorporate ultra-small MNPs into the MOF to reproducibly form core-shell MNPs@MOF composites, prior to addressing several heterogeneous catalysis challenges (e.g., CO2 reduction, peptide hydrolysis)

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Sadouki, Hamid. „Simulation et analyse numérique du comportement mécanique de structures composites /“. [S.l.] : [s.n.], 1987. http://library.epfl.ch/theses/?nr=676.

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Guillaumin, François. „Identification et prédiction de l'amortissement de structures composites verre-époxy“. Paris 6, 1994. http://www.theses.fr/1994PA066382.

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Afin de pouvoir prédire le comportement vibratoire de structures composites verre-époxy (sonars, panneaux composites), on met en oeuvre une méthodologie de caractérisation de l'amortissement des vibrations de structures composites verre-époxy. Le matériau étudié est constitué de fibres unidirectionnelles de verre, considérées comme élastiques, et de résine époxy, considérées comme viscoélastique linéaire, et donc siège de dissipation d'énergie. Les lois de comportement envisagées pour la résine sont basées sur les modèles rhéologiques. Une première étape consiste à identifier la loi de comportement de la résine. Pour cela, on effectue des essais de vibrations libres de poutres de résine pure, soumise à un effort impulsionnel. On construit alors la solution de ce problème de vibrations par superposition modale, en mettant en valeur le lien entre les coefficients de la loi de comportement et les pôles de la fonction de transfert. Ces derniers sont calculés à partir de la mesure de l'accélération en un point de la structure. On effectue alors un recalage des coefficients de la loi de comportement à partir des pôles de la fonction de transfert, obtenus grâce à l'expérience. La deuxième étape consiste à construire le comportement homogène équivalent du matériau composite dans les basses fréquences. Pour cela, on utilise la méthode de l'homogénéisation des milieux à structure périodique, dans le cas où la structure serait soumise à un chargement harmonique. Les résultats numériques obtenus montrent alors que la loi homogénéisée est du même type que la loi de la résine. On montre alors comment construire un modèle analytique pour la loi homogénéisée, à partir d'un petit nombre de calculs d'homogénéisation. On donne enfin une comparaison de l'amortissement obtenu avec la loi ainsi recalée, et des résultats expérimentaux obtenus sur des poutres composites sollicitées en traction et en flexion

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Poizat, Christophe. „Modélisation numérique de matériaux et structures composites à fibres piézoélectriques“. Troyes, 2000. http://www.theses.fr/2000TROY0004.

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Bien qu'elle reste aujourd'hui a l'echelle du laboratoire, la production de composites a fibres piezoelectriques de faible diametre ouvre de nouvelles perpectives dans le domaine des capteurs et actionneurs electro-mecaniques. L'utilisation d'outils d'aide a la conception doit permettre un developpement a faible cout du materiau en fonction de l'application visee. C'est dans ce cadre que s'inscrit cette etude. Son objectif est de modeliser le comportement de structures integrant des transducteurs en composites a fibres piezoelectriques. L'outil retenu est la methode des elements finis. Cette derniere permet, a l'echelle du materiau comme de la structure, de prendre en compte aussi bien les proprietes materielles que des distributions, des geometries ou des conditions aux limites mecaniques et electriques relativement complexes. On distingue deux etapes : une etape d'homogeneisation du materiau heterogene, et une deuxieme etape d'analyse macroscopique de la structure. La methode d'homogeneisation periodique proposee est basee sur la methode de la cellule elementaire. L'etude de cas academiques (composites 1-3 et 0-3 ideaux) souligne l'influence de parametres tels que la distribution des fibres. Cette methode est appliquee pour resoudre le probleme inverse sur des fibres piezoceramiques de diametre 30 microns. A terme, l'implementation d'une loi de comportement prenant en compte l'etape de polarisation permettra d'optimiser l'electrodage. A l'echelle macroscopique, deux applications sont presentees. La premiere concerne un capteur d'impact. La deuxieme, qui a necessite l'implementation d'une loi de comportement, est consacree a l'amortissement passif de structures par composites piezoelectriques shuntes par une resistance. Le domaine de validite de ce modele, base sur une analogie avec la viscoelasticite, est discute. Cet outil permet alors l'evaluation de l'amortissement de vibrations dans des structures complexes.

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Bainier, Hadrien. „Modélisation et simulation des splits dans les structures composites stratifiées“. Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLN052/document.

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Le design de pièces de structures aéronautiques en matériau composite requiert un grand nombre de tests et de simulations à différentes échelles. Dans ce contexte industriel, les modèles de comportement sont amenés à prendre une importance de plus en plus prégnante. L'idée développée dans cette thèse est d'améliorer la description de la fissuration transverse à travers le mésomodèle des composites, introduit au LMT dans les années 80. L'objectif est d'être en mesure de prédire précisément par la simulation la rupture d'un stratifié, en conservant des coûts de calculs raisonnables en vue de substituer à tout ou partie des essais mécaniques onéreux. On propose ainsi une nouvelle version de notre modèle qui combine, à la fois la prise en compte de la fissuration transverse localisée sous forme de split, et une description homogénéisée pour les fortes densités de fissures transverses. Afin de concilier ces deux approches un critère de détection ad hoc est proposé, le cas échéant les macrofissures sont introduites dans le modèle par le biais d'éléments cohésifs.Une partie de l'originalité de ce travail est de concevoir et développer des méthodes de calculs, en vue de leur transfert vers l'industrie. Pour assurer la pérennité des développements, et pouvoir traiter des problèmes industriels (grand nombre de degrés de liberté, géométries industrielles) on utilise uniquement des logiciels de calculs commerciaux. `A cette fin, l'ensemble des développement a été implémenté de manière non intrusive sous SAMCEF. Enfin, pour éprouver la nouvelle stratégie proposée, une campagne de validation en partenariat avec AIRBUS GROUP INNOVATION a été menée sur des structures en matériau composites stratifiées formées selon des empilements complexes et présentant des accidents géométriques. Le développement de lois de comportements adoucissantes entraîne des problèmes de dépendance au maillage, la question de la localisation est alors abordée sous un angle pratique
Structural aerospace parts design in composite material requires a large number of tests and simulations at different scales. In this industrial context, constitutive laws are more and more important.The idea of this thesis is to improve the description of transverse cracking in the composite mesomodel, introduced in the LMT during the 80's. The objective is to be able to predict accurately the failure of a laminated composite structure, at cheap computational cost, in order to replace some of expensive mechanical tests.We propose a new version of our model which combine, isolated transverse cracks description such as splits, and an homogenized representation to model important transverse cracks density. To reconcile these two approcahes an ad hoc criterion is introduced, if necessary macrocracks are set in the model by using cohesive elements. A significant proportion of this works is to design and elaborate methods and computation strategy, in order to transfer from academic world to industry. To maintain computer code, and be able to compute industrial mechanical problems (large number of DOF, complex geometry) only commercial softwares must be used. For this purpose, the whole code is implemented in a non intrusive way on SAMCEF software. Finally, to challenge the new strategy, a campaign of validation, with our industrial partner AIRBUS GROUP INNOVATION was carried about structures in laminated composite material, with complex stackings with stress concentrations. Constitutive laws with softening triggers off mesh dependance issues, then the question of localization is discussed from a practical angle

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Cardinal, Sandrine. „Etude comparative du comportement a l'infiltration par un métal sous pression de préformes de plaquettes d'Al2O3 et de préformes hybrides fibres/plaquettes d'Al2O3 : influence de l'hybridation sur les propriétés mécaniques du composite Al/Al2O3“. Lyon, INSA, 1997. http://www.theses.fr/1997ISAL0050.

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Ce travail de thèse nous a permis, à travers une problématique particulière, liée à la fissuration d'une préforme de plaquettes d'alumine lors de l'infiltration par forgeage liquide, d'aborder le thème général de la mécanique des milieux poreux. Nous avons montré que le comportement à rupture de type fragile de la préforme était à l'origine de sa fissuration, et pour pallier cette fragilité, des fibres ont été introduites dans la composition de la préforme. La caractérisation mécanique des préformes hybrides ainsi réalisées a montré que la présence des fibres permettait d'augmenter l'énergie de rupture du matériau. Une analyse expérimentale et théorique des mécanismes contrôlant la rupture dans ce type de matériau a été réalisée. Une bonne adéquation entre les résultats expérimentaux et les modèles développés pour les composites à matrice céramique a été obtenue. D'un point de vue pratique, les préformes hybrides élaborées présentent une bonne tenue à l'infiltration, puisqu'aucune fissuration ou déformation n'apparait lors de l'élaboration dans les conditions classiques de forgeage liquide. Enfin, nous avons montré que l'hybridation de la préforme tend, du fait de la taille importante des fibres par rapport aux plaquettes, à entrainer une diminution des propriétés mécaniques du composite. La rigidité du matériau reste cependant supérieure à celle d'un composite renforcé uniquement par des fibres
The aim of this study was to salve the problem of the failure of alumina platelets preform under high-pressure mf1ltrat1on of hqu1d metal. We treated this problem using the mechanics of porous media. It was demonstrated that the failure of the preform during infiltration is due to its brittle mechanical behavior. To prevent catastrophic failure, we mixed fibers to platelets. The mechanical characterization of such a "hybrid" preform showed that the presence of fibers increases its fracture energy. The mechanism controlling crack propagation in this material has been analyzed both experimentally and theoret1cally. The model developed to characterize the behavior of ceramic matrix composites agrees well with the experimental data. Finally, it was shown that, with such hybrid preform, neither cracking nor deformation occur During infiltration by squeeze-casting. It should be noted that the mixture of fibers and platelets decreases the final mechanical properties of the composite material. This can be explained by the large difference between the size of these two types of reinforcing particles. However, the stiffness of hybrid composite remains higher than that of a fiber reinforced composite

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Salles, Benjamin. „Propriétés magnétiques, électriques et structurales et transport polarisé en spin dans des structures hybrides MnAs-GaAs“. Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00570216.

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Le couplage d'un métal ferromagnétique (MF) et d'un semiconducteur (SC) permettrait d'intégrer un nouveau degré de liberté - le spin - aux propriétés logiques et optiques des semiconducteurs. Cependant, l'élaboration de jonctions tunnel magnétiques (JTM) couplant ces deux types de matériaux (barrières MF/SC/MF) présente des difficultés majeures. En effet, à la température de croissance optimale de la barrière semiconductrice (∼580 ◦C), le métal de l'électrode inférieure diffuse à travers l'interface pour s'incorporer à la barrière et ainsi réduire les effets de magnétorésistance. Pour éviter l'interdiffusion, la barrière doit être élaborée à basse température. Ce procédé implique l'incorporation d'antisites d'As dans la barrière SC qui réduit, encore une fois, les effets magnétorésistifs. Le couple MnAs/GaAs est considéré comme un bon candidat pour la réalisation de jonction hybride MF/SC /MF à cause de la faible réactivité et de la forte polarisation à l'interface. Afin de faire croître des JTM de bonne qualité chimique et cristalline, nous avons étudié des jonctions tunnel originales où l'électrode inférieure est une couche de clusters de MnAs dans une matrice de GaAs (GaAs:MnAs). Cet électrode est couvert par une barrière de SC III-V et par une électrode supérieure composée par une couche continue de MnAs. Le protocole de croissance de l'électrode inférieure (recuit in situ d'une couche de GaMnAs à T>500řC) permet simultanément de recuire la barrière semiconductrice et d'augmenter considérablement la qualité structurale et chimique de la barrière. Ce travail a été réalisé en trois parties. Dans un premier temps, les conditions d'élaboration de couches de GaAs:MnAs/GaAs(001) et de MnAs/GaAs(001) ont été optimisées. Ensuite, nous avons mené des études originales de microscopie à gradient de force magnétique et de spectroscopie de photoémission (in situ et au synchrotron). Ces mesures ont permis de faire ressortir des informations pertinentes pour l'intégration de ces couches en tant qu'électrode magnétique pour l'électronique de spin. Enfin, une étude du transport tunnel polarisé en spin a été conduite sur des jonctions tunnel MnAs/SC III-V/GaAs:MnAs.

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Lin, Hung-Ju. „Etude de structures hybrides couches minces organiques/boîtes quantiques semiconductrices inorganiques“. Phd thesis, Aix-Marseille Université, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00949044.

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Les nanocristaux de semi-conducteurs, ou boites quantiques, trouvent leur application dans de nombreux domaines. Pendant cette thèse nous avons étudié les propriétés optiques de couches minces nanocomposites de polymère PMMA contenant différentes concentrations de boites quantiques CdSe/ZnS. Les spectres d'absorption et de luminescence peuvent être expliqués par la mécanique quantique. A partir des spectres de luminescence mesurés nous montrons clairement l'effet du couplage entre les boites quantiques. Sous l'effet d'un faisceau pompe à 514nm le spectre de luminescence centré à 560nm évolue fortement au cours du temps. Nous montrons que ces couches luminescentes qui convertissent ainsi les fréquences optiques peuvent permettre d'augmenter l'efficacité de cellules solaires. Par ailleurs, pour bénéficier au mieux du fort rendement de photoluminescence, il est nécessaire de contrôler la répartition spatiale de la lumière émise. Pour contrôler cette répartition une nanostructure bi périodique a été réalisée dans des couches de PMMA contenant les boites quantiques par nano-impression, en utilisant un moule en silicium gravé. La caractérisation de la structure réalisée met en évidence la qualité de la méthode utilisée. On montre également, par la théorie, à la fois que le champ local est résonant dans la structure et que la lumière se répartie en champ lointain dans les directions de diffraction contrôlées par la période du réseau.

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Li, Weikang. „Propriété mécaniques, electriques, et de détection des composites comportant des renforts hybrids nano/micro nanotube de carbone/microrenforts“. Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00997409.

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Hybrides nano /micrométriques de nanotubes de carbone (NTC) greffés sur microparticules d'alumina, microplaques de SiC ou nanoplaquettes de graphène (NPG) ont été utilisés comme renforts multifonctionnelles dans les composites à matrice polymère. Le NTCs utilisés étaient généralement sous forme de six branches symétriques et orthogonales sur microparticules sphériques d'Al2O3, mais d'une ou deux branches alignées verticalement sur les deux côtés de microplaques de SiC et de NPG. L'introduction des structures hybrides dans une matrice époxy permet d'améliorer la dispersion des NTC et l'interaction interfaciale entre les renforts et la matrice. Les propriétés mécaniques des composites ont été fortement améliorées avec une faible concentration de hybrides. La résistance électrique in situ des composites a atteint d'abord à sa valeur maximale et puis diminue avec la présence d'une déformation irréversible. Ce phénomène observé est complètement différent par rapport à ce des composites renforcé par NTC, c'est-à-dire, une augmentation monotone de la résistance jusqu'à leur rupture final. Les propriétés mécaniques et les comportements de self-sensing des composites dependent fortement de l'élancement de NTC de leur organisation et aussi des substrats. L'introduction des hybrides dans les composites renforcés par des fibres longues (verre) a démontré un grand potentiel pour développer des composites multi-échelles. Les études réalisées sur la matrice époxy renforcée par les hybrides bien dispersés avec une faible fraction ont montré des améliorations importantes des propriétés de flexion à 3 points et des propriétés thermo-mécaniques. Les réseaux conducteurs formés par hybrides nano/micrométriques permettent de suivre in situ l'évolution de l'état de dégradation des composites à matrice époxy renforcés par des tissus de verre sous contrainte appliquée.

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Dissertationen zum Thema „Structures hybrides et composites“

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