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Dissertations / Theses on the topic 'Anisotropie de dilatation thermique'
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Béchade, Jean-Luc. "Texture et écrouissage de tôles en zircaloy-4 : évolutions en fonction des paramètres de laminage à froid : influence sur le comportement élastique, la dilatation thermique et l'anisotropie plastique." Ecole centrale de Nantes, 1993. http://www.theses.fr/1993NANT2083.
Full textAbstract:
Les travaux sur le lien entre la fabrication et la texture à partir de tôles en zircaloy-4 laminées à froid permettent de quantifier l'influence du type de laminage, du taux d'écrouissage et du traitement thermique sur la texture et les caractéristiques mécaniques résultantes. Ces travaux sont complétés par une analyse de l'état structural et des niveaux de contrainte induits au cours des différents traitements mécaniques et thermiques. Le laminage unidirectionnel suivant la direction initiale de laminage ne fait qu'augmenter l'anisotropie du produit initial, sans modifier le type de texture. Les laminages croises imposent aux cristaux une réorientation plus importante qui, dans le cas du laminage combine, dépend de l'importance donnée a chaque laminage partiel. Ces effets peuvent être expliques en faisant des analogies avec les textures de traction et de compression. Un modelé de type Taylor, contraintes relâchées, prévoit très exactement les différents chemins de déformation étudiés, les systèmes de déformation actifs étant essentiellement le glissement basal et prismatique et de façon moindre le glissement pyramidal. L'analyse tridimensionnelle de la F. D. O. C. Et des coefficients de son développement a permis d'aborder le calcul de propriétés physiques macroscopiques. Un développement similaire à 2 dimensions à partir de la technique des figures de pôles inverses permet de calculer les mêmes propriétés suivant une direction particulière de l'échantillon. Les coefficients de dilatation thermique ainsi calculés correspondent fidèlement à ceux déterminés expérimentalement avec un dilatomètre. Le module de Young et le coefficient de poisson calcules à partir des constantes du monocristal de Zr pour la symétrie d'échantillon orthotrope en considérant les hypothèses de Voigt, Reuss et Hill recoupent avec une bonne précision ceux mesures, à partir d'éprouvettes de traction munies de jauges extensométriques, dans l'état détendu et recristallise. Pour l'état écroui, l'accord est moins bon car il faut aussi tenir compte des perturbations dues à l'écrouissage. Dans ce cas l'utilisation d'un modèle respectant les interactions entre les grains semble tout à fait approprie. Le calcul d'un facteur d'anisotropie, de la limite élastique et du coefficient d'emboutissabilité de Lankford en ne considérant que la composante majeure de la texture et le seul glissement prismatique, reproduisent fidèlement les mesures effectuées à partir de tractions instrumentées
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Lahlou, Kassi Laïla. "Méthode interférométrique pour l'étude de la dilatation et des coefficients thermo-optiques de monocristaux anisotropes : application aux matériaux ONL." Nancy 1, 1994. http://www.theses.fr/1994NAN10050.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur le développement et l'évaluation des performances d'un dilatorefractométre interférométrique laser, conçu pour établir le comportement thermo-optique de matériaux optiques anisotropes. Le but premier est l'étude des conditions thermiques de mise en œuvre optimale de matériaux à application en optique non linéaire. L'objectif est de pouvoir déterminer des variations d'indice de réfraction en fonction de la température à la sixième décimale prés sur des monocristaux de dimensions millimétriques; une première étape nécessaire consiste à mesurer aussi les coefficients de dilatation avec une précision équivalente. Différentes méthodes permettant d'accéder à ces deux paramètres avec la tolérance souhaitée sont exposées au chapitre 1. Le montage métrologique qu'il s'est avère nécessaire de mettre au point est décrit au chapitre 2 ainsi que toutes les sources d'incertitudes. Dans le chapitre 3, la mise en évidence de la sensibilité de l'appareillage est effectuée par l'étude dilatométrique de la transition de phase de second ordre d'un monocristal de sulfate de triglycine. Dans ce même chapitre les comportements dilatométriques et thermo-optiques de linbo3 et ktp sont analyses de 20c a 160c et pour plusieurs longueurs d'onde. Ces données métrologiques sont mises à profit au chapitre 4 pour: (a) prévoir les variations des angles d'accord de phase non critique pour la SHG en type 2 dans le cas de KTP; (b) déterminer la température de phase matching non critique pour la même interaction, en type 1, dans le cas de linbo3 et d'en prévoir la largeur thermique
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Mouiya, Mossaab. "Thermomechanical properties of refractory materials, influence of the diffuse microcracking." Electronic Thesis or Diss., Limoges, 2024. http://www.theses.fr/2024LIMO0066.
Full textAbstract:
Les matériaux réfractaires sont largement utilisés dans les applications à haute température mais ne sont pas toujours enclins à résister aux chocs thermiques sévères. Pour résoudre ce problème, une microstructure incorporant des microfissures préexistantes est une solution bien connue pour améliorer la résistance aux chocs thermiques. Néanmoins, une telle microstructure endommagée nécessite une meilleure compréhension pour optimiser son design sans compromettre l'intégrité du matériau. Dans un tel contexte, le Titanate d'Aluminium (Al₂TiO₅, AT) présentant une forte anisotropie de dilatation thermique, constitue un système modèle idéal pour créer un réseau de microfissures adapté afin d'améliorer la flexibilité et le comportement à la rupture. Cette thèse étudie les propriétés thermomécaniques des matériaux réfractaires développés à base d'AT, comprenant des céramiques polycristallines et des composites alumine/AT, en mettant l'accent sur les relations entre la microstructure et les propriétés macroscopiques. Dans le cas de ces deux matériaux, les microfissures préexistantes jouent un rôle clé sur le module de Young, le comportement de dilatation thermique, la réponse contrainte-déformation en traction, l'énergie de rupture et donc la résistance aux chocs thermiques. Un effet d’hystérésis significatif sur le module de Young et l’expansion thermique en fonction de la température témoigne des mécanismes de fermeture-réouverture de microfissures. Des essais de traction uniaxiale ont mis en évidence des lois de comportement non linéaires, impactant l'énergie de rupture et la résistance aux chocs thermiques. En particulier, des essais de traction incrémentale à 850 °C ont montré des comportements antagonistes à la montée ou à la descente en température du fait de l’histoire thermique. Les composites (alumine/AT) avec des 0 à 10 % d’inclusions présentent des microfissures diffuses dues à un différentiel d’expansion thermique. Ils présentent un module de Young réduit, des lois de comportement fortement non linéaires et une déformation à la rupture plus élevée à température ambiante. Les essais de choc thermique effectués par le dispositif innovant ATHORNA pour tous les matériaux à base d'AT étudiés ont confirmé leur résilience sous gradient thermique élevé. Ces résultats fournissent des informations précieuses pour le design de futurs matériaux réfractaires avancés présentant une résistance aux chocs thermiques amélioréeRefractory materials are widely used in high-temperature applications but are not always prone to resist severe thermal shock. To address this problem, microstructure incorporating pre-existing microcracks are already well known to improve thermal shock resistance. Nevertheless, such damaged microstructure needs a better understanding to optimize their design without compromising material integrity. In such context, Aluminum Titanate (Al₂TiO₅, AT) exhibiting a great thermal expansion anisotropy, constitutes an ideal model system for creating a tailored microcracks network in order to improve flexibility and fracture behavior. This thesis investigates the thermomechanical properties of developed AT-based refractory materials, including polycrystalline AT and alumina/AT composites, with emphasis on the relationship between microstructure and macroscopic properties. In both materials, pre-existing microcracks play a key role on Young's modulus, thermal expansion behavior, tensile stress-strain response, fracture energy, and thus thermal shock resistance. A significant hysteretic effect on Young's modulus and thermal expansion as a function of temperature indicates microcracks closure-reopening mechanisms. Uniaxial tensile tests revealed nonlinear stress-strain laws, impacting fracture energy and thermal shock resistance. In particular, incremental tensile tests at 850 °C showed contrasting behaviors during heating and cooling, attributed to thermal history. Composite materials with AT inclusions (0 - 10 wt.%) embedded in an alumina matrix exhibit diffuse microcracking due to thermal expansion mismatch. These composites exhibited reduced Young's modulus, highly nonlinear stress-strain laws, and higher strain to rupture at room temperature. Thermal shock tests performed by the innovative ATHORNA device for all studied AT-based materials confirmed their resilience under high thermal gradients. These findings provide valuable insights for the design of future advanced refractory materials with improved thermal shock resistance
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Alabarse, Frederico. "Amorphisation sous pression dans des aluminophosphates à coefficient de dilatation thermique négatif." Thesis, Montpellier 2, 2012. http://www.theses.fr/2012MON20237/document.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail concerne l'étude de l'amorphisation sous pression (PIA) dans des aluminophosphates, qui présentent des coefficients de expansion thermiques négatif (NTE). La synthèse de ces aluminophosphates, leur stabilité en température (dilatation) ainsi que leur comportement sous pression (amorphisationant) été étudiés. Les aluminophosphates choisis pour réaliser cette étude sont AlPO4-54, premier tamis moléculaire uniforme ayant des pores (unidimensionnelles parallèles à l'axe c) de diamètre supérieur à 1 nm, et AlPO4-17, qui présente une porosité tridimensionnelle et le plus fort coefficient de dilatation thermique négatif connu dans les matériaux oxydes. Chaque matériau déshydrataté a été étudié par diffraction des rayons-X sous pression en cellule à enclume de diamants (CED). AlPO4-54 subit une transformation de phase vers AlPO4-8 sous pression avant l'amorphisation. Au contraire, AlPO4-17 qui s'amorphise à basses pressions, est extrêmement compressible et présente une instabilité élastique, avec valeur négative pour B0'. Des valeurs anormales (négatives) pour B0' sont rares et ont déjà été observées pour des cyanures et des MOF (metal organic framework). Cette instabilité semble être caractéristique des matériaux présentant une forte NTE, montrant le lien entre la NTE et la compressibilité anormale. L'influence de la basse température sur l'eau confinée dans les pores de la structure d'AlPO4-54•xH2O a été étudié par diffraction des rayons X et par spectroscopie Raman sur monocristal. Les résultats ont été comparés à des simulations Monte Carlo sur le matériau. Les résultats ont montré que les molécules d'eau en contact avec la surface de la structure du pore unidimensionnel sont plus ordonnées vers 173 K, alors que l'eau du centre du pore est restée dans un état de type verre (liquide) à toutes les autres températures étudiées. L'amorphisation d'AlPO4-54•xH2O a été suivie par diffraction des rayons X et par spectroscopie Raman in-situ sous pression dans une CED en utilisant huile de silicone et l'eau comme milieux transmetteurs de pression. Des analyses ex-situ des échantillons de la forme amorphe d'AlPO4-54•xH2O ont été réalisées par résonance magnétique nucléaire et spectroscopie d'absorption de rayons x au synchrotron Soleil (ligne LUCIA). L'analyse de la structure locale a révélé qu'un changement de coordinence est responsable pour la déstabilisation de la structure : deux molécules d'eau ont été contraintes à entrer dans la sphère de coordination de l'Al tétraédrique, devenant ainsi un site octaédriqueThe aim of this study is to investigate pressure-induced amorphisation (PIA) in negative thermal expansion (NTE) aluminophosphates. The aluminophosphates AlPO4-17 and AlPO4-54 are of particular importance, the first exhibits the highest known degree of negative thermal expansion for an oxide and the second exhibits the largest pores known for zeolites with a diameter of 12 Å. These materials exhibit unusual behavior upon compression due to the softening of a large number of low frequency modes leading to pressure-induced amorphisation. The pressure-induced amorphisation in the exceptional NTE material AlPO4-17 was studied by in situ X-ray powder diffraction. AlPO4-17 shows anomalous behavior under pressure with elastic instability and negative value of B0'. Anomalous compressibility behavior may be observed in other materials that exhibit strong NTE, indicating a link between these two physical properties due by low-energy lattice vibrations. The pressure-induced phase transition of the AlPO4-54 to AlPO4-8 and the consequent amorphisation of the final structure, was studied by X-ray diffraction in situ at high pressures. The freezing of nanoconfined water in the AlPO4-54•xH2O was studied by Single Crystal X-ray Diffraction and Raman spectroscopy experiments and were compared to Monte Carlo and Molecular Dynamics simulations. Results shows that, at the pore surface, the adsorbed layer of water molecules had a crystal-like orientational order, in contrast, a cylindrical core of glassy water in the pore center is present due to the frustration arising from the curvature. The effect of H2O on the (PIA) of AlPO4-54•xH2O was studied by in situ X-ray powder diffraction and Raman spectroscopy under high pressures. Ex situ analysis were used to investigate the local structure of pressure-amorphized microporous AlPO4-54•xH2O by nuclear resonance magnetic and by X-ray absorption spectroscopy at the synchrotron Soleil (beamline LUCIA) which shows that, upon increasing the pressure, two water molecules enters in the coordination sphere of IVAl, changing the coordination from 4- to 6-fold, which destabilizes the structure
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Péron, Mael. "Mesure et modélisation des phénomènes de retraits anisotropes dans les matériaux composites durant leur mise en forme." Nantes, 2016. http://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show.action?id=3eecb137-7a10-43b9-bc55-9ad8b87d3678.
Full textAbstract:
La prédiction des formes et des propriétés finales de pièces composites nécessite le recours à une modélisation fine du comportement thermo-chémo-mécanique de la matière. Pour alimenter ces modèles, on peut soit estimer les propriétés du matériau composite à partir de celles des constituants, soit mesurer directement les propriétés du matériau. Dans un premier temps, un modèle multiphysique du dispositif de caractérisation des résines thermodurcissables PvTα a été développé. Il a été validé à l'aide d'essais expérimentaux et a permis de montrer l'importance des gradients de température et d'avancement lors de la caractérisation expérimentale du module de compressibilité de la résine. Ensuite, la méthode d'homogénéisation par développements asymptotiques a permis la modélisation des transferts thermiques durant la mise en forme des matériaux composites. L'homogénéisabilité du problème a été discutée. Appliquée à un modèle élastique, cette méthode a permis d'estimer les tenseurs de dilatation thermique et de retrait chimique, ainsi que l'évolution des propriétés mécaniques d'un matériau durant sa transformation. Le couplage entre les différentes physiques a également été réalisé, permettant de prédire les déformations d'une pièce durant sa mise en forme. Finalement, un nouveau dispositif de caractérisation a été développé. Il permet la mesure des dilatations du matériau suivant deux directions simultanées durant toute sa transformation. Les résultats qui en sont issus sont en accord à la fois avec des mesures réalisées sur d'autres dispositifs et les résultats issus de la méthode d'homogénéisationA fine thermo-chemo-mechanical modeling of the material behavior is necessary in order to predict composite parts final shape and properties. There are two options in order to feed these models: estimating the material effective properties thanks to the properties of its constituents, or directly measuring the composite material properties. At first, a multiphysics model of the thermosetting resins characterization device called PvTα was developed. It was validated compared to experimental results and suggested that temperature and degree of cure gradients had to be taken into account when measuring the resin bulk modulus. Then, asymptotic expansion homogenization method was used to model the heat transfers during the cure of composite materials. The upscaling possibility was discussed. This method was then applied to a linear elasticity model, allowing to estimate thermal expansion and chemical shrinkage tensors, as well as the mechanical properties evolution of a unidirectional material during cure. The coupling of these different physics was performed, leading to the prediction of the deformation of a part during cure. Finally, a new characterization device was developed. It allows for the simultaneous recording of the material deformations along two different directions, as well as the degree of cure and temperature. The first results are very promising and validated compared to other measurements and to numerical results from the homogenization method
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Amri, Brahim. "Effet d'hystérésis de la dilatation thermique sur les contraintes résiduelles dues au soudage." Mémoire, École de technologie supérieure, 2008. http://espace.etsmtl.ca/146/1/AMRl_Brahim.pdf.
Full textAbstract:
Ce mémoire présente le développement de simulations numériques du soudage bout à bout
par le procédé MAG (Métal Active Gas) de deux plaques planes en acier au carbone AISI
516. L'objecfif principale de cette étude est l'approximation de l'effet du changement de
volume, dû aux changements de phase du matériau, sur les contraintes résiduelles par
l'introduction d'une modification appropriée sur la courbe du coefficient de dilatation
thermique (CDT). Cette modification consiste en l'introduction d'un comportement
d'hystérésis dans la courbe du CDT. L'existence de cette hystérésis est cohérente avec le fait
qu'une hystérésis similaire est observée dans la courbe des déformations thermiques pendant
un cycle de chauffage et de refroidissement d'un matériau présentant des changements de
phase. Un modèle tridimensionnel avec élément coque a été élaboré grâce au programme
d'éléments finis Ansys . L'analyse est de type thermostructural séquentiel. Deux simulations
sont réalisées, avec et sans l'introduction de l'hystérésis sur la courbe du CDT, afin de mettre
en évidence l'influence de cette modification. Il a été constaté que l'effet de cette hystérésis
pourrait réduire la valeur de la contrainte longitudinale résiduelle, dans le cordon de soudure,
bien en dessous de la limite élastique du matériau. De plus, une étude de sensibilité a montré
que certaines valeurs des caractéristiques de cette hystérésis puissent rendre la contrainte
résiduelle longitudinale sur le cordon de soudure en compression comme c'est le cas pour
certains types de matériaux.
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Désilets, Jacques. "Anisotropie de l’information thermique : évaluation des effets et méthodes de correction." Mémoire, Université de Sherbrooke, 1991. http://hdl.handle.net/11143/7845.
Full textAbstract:
Résumé : Plusieurs auteurs ont établi en laboratoire qu’il y a une variation de la radiation émise dans le domaine de l’infrarouge thermique (8-14 ) en fonction de l’angle de visée du capteur. Les présents résultats consistent en l’étude de cette variation sur des images aéroportées obtenues par te capteur Daedalus DS-1260 du Centre Canadien de Télédétection. Le milieu d’étude est localisé dans la zone agricole de ta plaine du Saint-Laurent, au sud de la ville de Trois-Rivières, Canada. Le phénomène des comportements anisotropes a été observé à partir de différentes cibles (eau, végétations sol nu et routes) ayant des propriétés identiques. Nous avons extrait les valeurs du signal (température de radiance) en fonction de différentes positions des cibles par rapport à la ligne au nadir pour des données de jour et de nuit. Suite à cette étape des opérations statistiques permettent d’obtenir des données pour tous les angles de visée possibles (+37° à -37°) du capteur et de bien caractériser les changements liés à la couche atmosphérique et aux pixels mixtes. Ces résultats sont comparés à ceux de divers auteurs pour évaluer l’importance des variations rencontrées. Pour corriger tes modifications causées par le grand angle de visée du capteur nous proposons trois algorithmes de correction. Ces méthodes sont basées sur une normalisation des données par rapport à celles de ta ligne au nadir.||Abstract : Several authors have established in laboratory studies that there is a variation of the radiation emitted in the thermal infrared domain (8-14) as a function of the field of view of the sensor. The present results consist in a study about this variation. We used aerial images acquired by the Daedalus DS-1260 of the Canadian Centre for Remote Sensing. The area studied is located in the agricultural zone of the Saint-Laurent lowlands, south of the city of Trois-Rivières, Canada. The phenomenon of anisotropy bas been observed for different type of target (water, vegetation bare soil and roads) having identical characteristics. We have extracted the signal recorded (radiance temperature) as a function of different positions of the target on each side of nadir, for day and night data. Several statistical analyses of the airborne data enabled us to obtain data for the hole [sic] range of angle possible by the sensor (+ 37° or -37°). These gave us the opportunity to characterize the changes introduced by the atmospheric layer and the mixed pixel. The results are also compared with different authors. To correct the bias caused by the scan angle we proposed three corrections algorithms. These methods are based on a normalization of the data in regard of those at the nadir.
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Prevost, Marie-Anne. "Etudes de nouvelles céramiques pour barrière thermique." Paris 6, 2007. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00809130.
Full textAbstract:
Ce travail se place dans le cadre de la recherche de céramiques susceptibles de fonctionner à plus hautes température que la zircone yttriée, le système le plus employé actuellement pour constituer la couche isolante des barrières thermiques de turbines, aéronautiques ou terrestres. Une analyse des critères auxquels doit répondre une telle céramique a conduit à choisir la famille des perovskites, et, en conclusion de calculs de conductivité thermique par dynamique moléculaire, à sélectionner BaMg1/3Ta2/3O3 (BMT), un composé dont le point de fusion est supérieur à 2900°C. Un mode d’élaboration par voie solide a été développé pour obtenir cet oxyde sous forme dense. En guise de référence, des matériaux denses de zircones yttriées complètement stabilisées ont également été élaborés. Ces deux oxydes ont ensuite été caractérisées expérimentalement : structure par diffraction de rayons X, conductivité thermique jusqu’à 1200°C à partir de la mesure de la diffusivité thermiques par méthode flash laser, coefficient de dilatation entre 200 et 1200°C. Une étu de du gravage thermique de joints de grains, avec suivi par microscopie à force atomique du profil de joints après traitements entre 1100°C et 1400°C, a permis dans certains cas de déterminer le coefficient de diffusion en surface. Il ressort de cette étude que, si la perovskite BMT possède un ensemble de propriétés intéressantes pour constituer une barrière thermique : stabilité structurale, conductivité thermique à 1200°C du même ordre que celle de la zircone yttriée (autour de 2 W. M-1. K-1), coefficient de dilatation élevé (11. 10-5 /K entre 200 et 1200°C), des phénomènes de sublima tion sont susceptibles de perturber la stabilité de couches à très hautes températures.
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Martin, Bruno. "Étude de l'anisotropie de la conductivité thermique des superisolants." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1988. http://www.theses.fr/1988NAN10292.
Full text
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Gaonach, Christine. "Dilatation thermique à basse température dans les conducteurs organiques à transfert de charge (TMTSF) ₂X." Paris 11, 1985. http://www.theses.fr/1985PA112094.
Full textAbstract:
Cette thèse présente une étude du comportement thermique du réseau à basse température dans les conducteurs organiques à transfert de charge quasi-unidimensionnels (TMTSF)2X. A cet effet, une technique capacitive de dilatométrie a été mise au point, permettant d’accéder avec une grande précision (10-8 en valeur relative) aux variations du paramètre de maille suivant l’axe d’empilement des molécules de TMTSF (tétraméthyltétraselenoful-valène). Les résultats des mesures, réalisées sur les deux composés (TMTSF)2PF6 et (TMTSF)2ClO4 ont été corrélés à leurs propriétés physiques, électroniques ou structurales, à basse température. En particulier : - dans (TMTSF)2PF6 l’absence d’anomalie à la transition métal-isolant magnétique sous pression ambiante. - dans (TMTSF)2ClO4 une contraction excédentaire du réseau à la transition de mise en ordre des anions ClO4-, proportionnelle au carré du paramètre d’ordre mesuré aux rayons X. Une analyse phénoménologique d’Ising 3D traitée en champ moyen puis en approximation de Bethe a été développée et permet d’estimer quantitativement les paramètres physiques introduits dans le modèle, tels que l’interaction effective entre les anions, sa variation selon l’axe a, et la constante élastique du système suivant ce même axeThis thesis presents a study of low temperature behaviour of the lattice of quasi-1D charge transfer organic conductors (TMTSF)2X. For this, we develop a capacitance technique for thermal expansion measurements, which provides a very good precision (10-8 for ∆2/2) on the variation of the lattice parameters along the stacking axis of TMTSF (tetramethyltetraselenofulvalene) molecules. The results obtained on the two compounds (TMTSF)2PF6 and (TMTSF)2ClO4 have been correlated to their physical, electronic and structural properties at low temperature. Especially: - in (TMTSF)2PF6 no anomaly was observed at the metal to magnetic insulator transition at ambient pressure. - In (TMTSF)2ClO4 an extra contraction of the lattice accompanies the anion ordering of ClO4-; this term is proportional to the square of the order parameter deduced from X-ray measurements. A phenomenological Ising 3D analysis (treated first in a mean field approximation and then in a Bethe approximation) has been developed and allows us to estimate quantitatively the physical parameters of the model such as the effective interaction between the ions, its variation with the a-axis lattice constant and the elastic constant at the system along this axis
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Pelletant, Aurelien. "Elaboration de matériaux composites céramiques à faible coefficient de dilatation thermique pour des applications spatiales." Thesis, Lyon, INSA, 2012. http://www.theses.fr/2012ISAL0018.
Full textAbstract:
Actuellement, la qualité de l’imagerie provenant de systèmes optiques spatiaux est limitée par la taille de leurs miroirs et la masse des structures supportant le miroir. Le développement de systèmes athermiques légers (un seul matériau) constitue le principal challenge dans l’amélioration de ces systèmes. De matériaux légers, résistants mécaniquement (E/ρ3 > 10, σf > 100 MPa) et stables thermiquement (< 2,0.e-6/K) doivent être développés. Dans ce cadre, notre travail porte sur l’élaboration de composites céramiques associant un matériau à coefficient de dilatation thermique (CTE) positif résistant mécaniquement (alumine ou zircone cériée) et un matériau à CTE très négatif (tungstate de zirconium ou β-eucryptite). L'étude du tungstate de zirconium a révélé plusieurs problèmes de décomposition et de réactions avec certaines matrices oxydes, menant à l’abandon de cet oxyde dans l’élaboration des composites. Dans le cas de la β-eucryptite, un phénomène de vermiculation a été mis en évidence, conduisant à la formation d’une porosité intragranulaire. L’optimisation des paramètres de frittage a permis de limiter cette porosité. L’étude du comportement thermique de la β-eucryptite confirme que son CTE très négatif provient principalement d’un phénomène de fissuration, généré par l’anisotropie de dilatation de sa maille cristalline. Cette fissuration est dépendante de la taille des grains mais également de la taille des agrégats de grains dans le cas des poudres. Ainsi, bien que le CTE intrinsèque de la β-eucryptite soit très faible (-0,4.e-6/K), son CTE extrinsèque peut atteindre des valeurs jusqu'à -10,9.e-6/K selon les conditions d’élaboration. Dans ce travail, deux stratégies d’élaboration de composites sont étudiées. Le premier cas consiste à diminuer le CTE des matrices oxydes à partir d’une poudre de β-eucryptite non microfissurée (-0,4.e-6/K) tandis que le second cas consiste à obtenir des matériaux à CTE très faible à partir d’une poudre de β-eucryptite microfissurée (-3,0.e-6/K). Lors de l’utilisation de la matrice en zircone cériée, le taux de dopage au cérium est optimisé afin de limiter la transformation de phase de la zircone. Cette transformation, induite par les contraintes de tension exercées par la β-eucryptite, affecte la linéarité du comportement thermique du composite. Dans les deux cas d’étude, les composites denses montrent une modification du CTE intrinsèque de la β-eucryptite passant de -0,4.e-6/K à plus de +3,2.e-6/K en raison des contraintes de compression appliquées par la matrice (alumine ou zircone cériée). La relaxation de ces contraintes nécessite une sous-densification des composites. A partir de ces observations, différents composites à CTE très faible sont élaborés. Toutefois, le sous-frittage des composites associé à la microfissuration de la β-eucryptite diminuent fortement les propriétés mécaniques des matériaux ainsi élaborésHigh resolution satellite imagery from space optical systems is mainly limited by the mirror size and the mass of structures supporting the mirror. Nowadays, the development of light athermal systems is the major challenge to improve these optical systems. So, light materials having good mechanical properties (E/ρ3 > 10, σf > 100 MPa) and thermal stability (< 2.0e-6/K) are required. Within this context, our project consists in processing new ceramic composites by combining positive thermal expansion coefficient (TEC) materials having good mechanical properties (alumina or ceria doped zirconia) and negative TEC materials (zirconium tungstate or β-eucryptite) The processing of zirconium tungstate-based materials showed several decomposition and chemical reactions with some oxide matrix leading to its giving up. In the case of β-eucryptite, vermicular phenomenon occurs during sintering leading to the formation of intragranular porosity. Sintering parameters optimization can limit this porosity. The study of the thermal behavior of pure β-eucryptite materials shows that the very negative TEC results from microcracking, generated by the TEC anisotropy of its crystal lattice. This microcracking depends on the grain size and the aggregate size in the case of powder materials. Despite the fact that the TEC of its lattice (called intrinsic TE C equals to -0.4e-6/K) is very low, its bulk (or extrinsic) TEC can reach values until -10.9e-6/K according to the processing conditions. In this work, two strategies for developing composites were studied. The first one consists in decreasing the matrix TEC using an uncracked β-eucryptite powder (-0.4e-6/K) while the second one consists in elaborating near zero TEC materials from a microcracked β-eucryptite powder (-3.0e-6/K). When ceria-doped zirconia is used, ceria content must be adjusted in order to limit zirconia phase transformation. This transformation is driven by tensile stresses induced by the β-eucryptite and modifies the composite thermal behavior linearity. In both studied cases, dense composites show a modification of the β-eucryptite intrinsic TEC from -0.4e-6/K to more than +3.2e-6/K as a consequence of compressive stresses applied by the oxide matrix. An uncompleted densification of composites is required to relax these stresses. Taking into account these observations, several very low TEC composites were elaborated. However, the uncompleted densification of composites and the β-eucryptite microcracking greatly decrease the mechanical properties of these materials
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Girard, Catherine. "Frottement intérieur d'origine thermique de composites à matrice base aluminium : étude expérimentale et simulation numérique." Lyon, INSA, 1994. http://www.theses.fr/1994ISAL0008.
Full textAbstract:
Le comportement de l'interface renfort-matrice et celui de la matrice adjacente jouent un rôle important sur les (propriétés mécaniques des matériaux composites à matrice métallique. Afin de caractériser ces comportements, nous avons étudié les propriétés d'inélasticité de deux matériaux: Al/12%voi. SiC et Al 7075/15%vol. SiC. Le travail expérimental concerne principalement l'étude du frottement intérieur (F. I. ) transitoire qui résulte, lors d'une variation de température de l'échantillon, de la différence entre les coefficients de dilatation des particules et de la matrice. Les caractéristiques essentielles des spectres révélées par les résultats expérimentaux sont les suivantes : (i) tes spectres de F. I. Présentent, au refroidissement, un important et large maximum à basse température (lSOK 250K). (ii) le FI augmente lorsque la vitesse de refroidissement et la période d'oscillation sont augmentées; ces phénomènes sont liés à la présence des particules. (iii) le FI dépend de la limite d'élasticité de la matrice et de l'histoire thermique du matériau. Nous proposons alors un modèle de F. L. Qui explique les principales propriétés mises en évidence. Ce modèle est fondé sur le mouvement des dislocations, au voisinage des interfaces particule-matrice, qui est supposé être contrôlé par: (i) l'évolution, en cours de refroidissement, du champ de contrainte thermique dû à la différence entre les coefficients de dilatation des particules et de la matrice, (ii) la contrainte d'origine mécanique (induite par l'oscillation du pendule, (iii) les obstacles qui s'opposent au mouvement de ces dislocations, dont l'effet est représenté par une contrainte de "frottement". L'énergie dissipée pendant une période d'oscillation est alors calculée numériquement en fonction des principaux paramètres contrôlant le phénomène. Les résultats issus de ce calcul sont en bon accord avec nos résultats expérimentauxThe behaviour of the reinforcement - matrix interface and of the environment of the interface is an important parameter, from which the mechanical properties of metal matrix composites (M. M. C. ) are derived. In order to study these behaviours, the inelastic properties of two M. M. Cs have been investigated : Al/12%vol. SiC and Al-7075/15%vol. SiC. The experimental approach has been undertaken by means of internal friction (J. F. ) measurements versus temperature during a variation of temperature at constant rate. This I. F. Is due to the difference in coefficients of thermal expansion of matrix and particles. The main characteristics of the J. F. Spectra are as follows : (i) on cooling the sample, a broad large maximum of I. F. Is observed at law temperature (150-250K). (ii) IF is increased as the cooling rate and the oscillation period are increased; theses phenomena are induced by the presence of the particles. (iii) the IF depends on the micro yield stress of the matrix and on the thermal internal stress field. A mode is developed to describe the main properties of the phenomenon in terms of emission and movement of dislocations in the vincibility of the interface, that are assumed to be controlled by : (i) the evolution of the thermal stresses during the cooling of the sample and the mechanical stresses due to the pendulum oscillation, (ii) the critical shear stress opposing the motion of the dislocations. Then the IF is derived from the contribution of the dislocation movements to the inelastic strain over a period of oscillation. The role of the experimental parameters is investigated. A good agreement between simulated and experimental IF is found
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Prevost, Marie-Anne. "ETUDE DE NOUVELLES CERAMIQUES POUR BARRIERE THERMIQUE." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00809130.
Full textAbstract:
Ce travail se place dans le cadre de la recherche de céramiques susceptibles de fonctionner à plus hautes température que la zircone yttriée, le système le plus employé actuellement pour constituer la couche isolante des barrières thermiques de turbines, aéronautiques ou terrestres. Une analyse des critères auxquels doit répondre une telle céramique a conduit à choisir la famille des perovskites, et, en conclusion de calculs de conductivité thermique par dynamique moléculaire, à sélectionner BaMg1/3Ta2/3O3 (BMT), un composé dont le point de fusion est supérieur à 2900°C. Un mode d'élaboration par voie solide a été développé pour obtenir cet oxyde sous forme dense. En guise de référence, des matériaux denses de zircones yttriées complètement stabilisées ont également été élaborés. Ces deux oxydes ont ensuite été caractérisées expérimentalement : structure par diffraction de rayons X, conductivité thermique jusqu'à 1200°C à partir de la mesure de la diffusivité thermiques par méthode flash laser, coefficient de dilatation entre 200 et 1200°C. Une étu de du gravage thermique de joints de grains, avec suivi par microscopie à force atomique du profil de joints après traitements entre 1100°C et 1400°C, a permis dans certains cas de déterminer le coefficient de diffusion en surface. Il ressort de cette étude que, si la perovskite BMT possède un ensemble de propriétés intéressantes pour constituer une barrière thermique : stabilité structurale, conductivité thermique à 1200°C du même ordre que celle de la zircone yttriée (autour de 2 W.m-1.K-1), coefficient de dilatation élevé (11.10-5 /K entre 200 et 1200°C), des phénomènes de sublima tion sont susceptibles de perturber la stabilité de couches à très hautes températures.
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Bensaid, Samir. "Contribution à la caractérisation et à la modélisation électromagnétique et thermique des matériaux composites anisotropes." Nantes, 2006. http://www.theses.fr/2006NANT2107.
Full textAbstract:
Les matériaux composites en fibres de carbone se destinent plus aux secteurs de hautes performances tels que l’aéronautique. Pour assembler des pièces en composites, plusieurs techniques sont utilisées. Parmi celles-ci la technique utilisant l’induction électromagnétique qui est très intéressante pour ses avantages tel que la transmission rapide, sans contact et localisée de l’énergie à l’interface de d’assemblage. Le but de cette thèse est de modéliser en 3D le chauffage par induction de ces matériaux en tenant compte de l’anisotropie. Dû au problème du facteur d’échelle, ces matériaux sont remplacés, par des matériaux homogènes équivalents ; leurs propriétés électromagnétiques et thermiques sont obtenues soit en utilisant les méthodes d’homogénéisation ou des méthodes expérimentales. Dans ce cadre, nous avons proposé une méthode expérimentale basée sur la mesure de l’impédance pour déterminer la conductivité électrique. D’autre part, dans notre cas, ces matériaux se présentent sous forme de plaque d’épaisseur très faible comparée aux autres dimensions. Les éléments coques associés aux éléments finis nodaux, bien adaptés à ce type de géométries, sont alors utilisés. Deux modèles ont étés mis en place, un modèle éléments coques anisotropes monocouche pour les composites de structures inconnues et un modèle multicouches dédié aux composites stratifiés à structures orientées. Une confrontation entre les résultats de simulations et les mesures expérimentales (chauffage par induction), a permis de valider les modèles développés. Ces modèles ont été appliqués pour améliorer une installation industrielle dédiée à l’assemblage par induction des matériaux compositesThe carbon fibre composite materials cover a lot of manufacturing industries. To assemble parts of these composites several techniques are used. The technique using electromagnetic induction is very interesting; for his advantages such as the fast, without contact and localised transmission of energy to the assemblage interface. The goal of this thesis is to model in 3D, the induction heating of composite materials by taking into account of the anisotropy. Owing to the problem of the scale factor, these materials are replaced by homogeneous equivalent materials; so their electromagnetic and thermal properties are obtained either by using the homogenisation or experimental methods. In this work, to identifying the electric conductivity, one proposed an experimental method based on the impedance measurement. In addition, in our case, these materials are in the form of plate with very small thickness compared to the other dimensions. The shell elements associated to the nodal finite elements are then used. Two models have been developed, a monolayer anisotropic shell elements model applied to composites of unknown structures and a multi-layer model dedicated to the laminated composites with oriented structures. A confrontation between the simulation and experimental results (in induction heating) gave an acceptable difference. These models are applied to improve an industrial application of an induction assembly of composite materials
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Villeneuve, Jean-François. "Étude de la dilatation thermique et du comportement thermomécanique en traction et torsion de quelques fibres céramiques monofilamentaires." Bordeaux 1, 1991. http://www.theses.fr/1991BOR10614.
Full textAbstract:
La conception et/ou le developpement d'un ensemble de methodes d'essais sur monofilaments ont permis la caracterisation thermomecanique en traction, torsion et dilatation, de diverses fibres ceramiques a base de carbone, de carbure de silicium ou d'alumine sous vide ou en atmosphere controlee. La contrainte a rupture (et son aspect statistique), les modules d'young et de cisaillement longitudinaux ont ete etudies a temperature ambiante et a haute temperature (jusqu'a 1700c). Le coefficient de poisson et les coefficients de dilatation longitudinal et radial ont ete mesures a l'aide d'un microscope electronique en transmission respectivement a temperature ambiante et dans un intervalle de temperature allant de 25 a 800c
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Kamdem, Tagne Hervé Thierry Baillis Dominique. "Etude du transfert thermique dans les milieux poreux anisotropes application aux isolants thermiques en fibres de silice /." Villeurbanne : Doc'INSA, 2009. http://docinsa.insa-lyon.fr/these/pont.php?id=kamdem_tagne.
Full text
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Burger, Nicolas. "Amélioration de la conductivité thermique des résines époxy par incorporation de charges conductrices." Thesis, Université de Lorraine, 2014. http://www.theses.fr/2014LORR0183/document.
Full textAbstract:
L’industrie aéronautique et aérospatiale fait appel à des technologies de plus en plus avancées. Plus concrètement, dans certains matériaux tels que les panneaux de satellites, la dissipation de chaleur est une réelle problématique pour les ingénieurs, pour éviter une dégradation prématurée des matériaux. En d’autres termes, l’amélioration de la conductivité thermique de certains matériaux composites constituant un satellite est devenue un enjeu majeur. Ce travail de thèse a notamment permis d’étudier et de comprendre un peu plus en détails, les mécanismes de transfert thermiques par conduction. Plus précisément, certains paramètres, telle que l’influence des interfaces, la distance moyenne inter-particulaire ou toute modification dans la régularité d’une structure cristalline, se sont révélés être particulièrement préjudiciables pour améliorer la conductivité thermique. L’état de dispersion, la fonctionnalisation des charges ou les nanoparticules n’entraînent pas nécessairement une augmentation de la conductivité thermique, mais peuvent éventuellement impacter sur d’autres propriétés, telle que la conductivité électrique. En revanche, certains paramètres intrinsèques à la charge, telle que la taille des particules, le facteur de forme, la surface spécifique, la cristallinité ou la morphologie, sont essentiels pour améliorer la conductivité thermique d’un matériau à matrice polymère. Ce travail a également permis d’illustrer la complexité du mécanisme de conduction thermique, par l’intermédiaire des résultats obtenus et hypothèses formulées dans la suite de ce mémoire. Par ailleurs, dans le cadre de cette thèse, les matériaux considérés sont des composites à base de polymères époxy, très utilisés dans les applications spatiales. L’objectif de cette thèse est, avant tout, d’améliorer la conductivité thermique des résines époxy par incorporation de charges conductrices. Nous proposons également une étude originale, basée sur l’alignement et la structuration de charges conductrices, pour mettre en évidence l’importance de l’anisotropie sur la conductivité thermique. Plusieurs charges ont été étudiées, révélant le graphite et le graphène comme les charges les plus intéressantes. L’objectif industriel de cette thèse a ainsi été largement atteint, grâce à une étude approfondie de ces chargesAerospace and Aeronautics applications require more and more high-performance technology. More specifically, in some advanced materials such as radiator panels in satellites, the heat dissipation is a real concern for engineers, in order to avoid any premature degradation or any other negative behavior of the material. Hence, improving the thermal conductivity of some satellite’s components has become an important issue. This PhD work helped us studying and understanding in details the heat transfer mechanisms by conduction. More precisely, some parameters, such as the influence of interfaces, the mean inter-particle distance or any modification in the linearity of a crystalline structure, were revealed to be pretty detrimental for improving the thermal conductivity. The dispersion state, fillers functionalizations or nanoparticles did not necessarily show an enhancement of the thermal conductivity, but could eventually impact on other properties, such as electrical conductivity. However, some intrinsic parameters of the filler, such as the particle’s size, the aspect ratio, the specific surface area, the crystallinity or the morphology of the filler, are essential to enhance the thermal conductivity of an epoxy-based material. This work allowed us to illustrate the complexity of the thermal conduction mechanisms, through the results obtained and the assumptions made in the following manuscript. Besides, in the context of this PhD work, the materials considered here are epoxy-based composites, widely used in satellites applications. The main objective of this work is therefore to improve the thermal conductivity of epoxy resins by incorporating thermally-conductive fillers. An original study is also proposed here, based on structured and aligned thermally-conductive fillers, in order to highlight the importance of the anisotropic aspect of thermal conductivity. Several fillers were then studied, revealing graphite and graphene as most interesting particles. The industrial objective of this PhD work has been amply achieved, through a thorough study of these particles
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Thomas, Philippe. "Les cordiérites substituées aux alcalins : synthèse, expansion thermique et phénomènes ordre-désordre." Limoges, 1989. http://www.theses.fr/1989LIMO4011.
Full textAbstract:
Des phases de type cordiérite substituées aux alcalins (K, Cs) de formule XxMg2Al4+xSi5-xO18 ont été obtenues par synthèse classique (fusion-cristallisation) ou par voie "sol-gel". Une étude structurale de ces matériaux a été réalisée par diffraction des neutrons en temps de vol entre la température ambiante et 825°C : _ la substitution Si4+ => Al3+ + X+ favorise de désordre cationique dans les sites tétraédriques et contribue à la formation de la variété hexagonale. _ l'alcalin se place toujours sur l'axe Oz des tunnels, sa position dépendant à la fois de sa nature et de son taux. _ la très faible expansion thermique de la variété hexagonale est le résultat d'évolutions en sens opposés des paramètres a et c, phénomène lié à la déformation de l'octaèdre MgO6. L'étude de matériaux ayant subi différents traitements thermiques a mis en évidence l'influence de l'ordre Al-Si sur les caractéristiques structurales, résultat confirmé par spectrométrie vibrationnelle.
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Zhou, Xing. "Etude par frottement intérieur du rôle des particules de silicium sur les propriétés d'inélasticité d'origine thermique de l'alliage Al-11,8% Si." Lyon, INSA, 1993. http://www.theses.fr/1993ISAL0032.
Full textAbstract:
Cette étude a été entreprise afin de développer une méthode de caractérisation du comportement des interfaces particules-matrice et de leur environnement dans les matériaux micro-hétérogènes. Dans ce but, nous avons étudié les propriétés d'inélasticité basse et haute fréquence de l'alliage Al-11,8%Si traité pour former des particules de silicium. Les spectres de frottement interne (F. I. ) dans le domaine 100-SSOK présentent un maximum, large et mal défini, situé autour de 240K au chauffage et 195K au refroidissement. De plus, le niveau de F. I. Augmente sur l'ensemble du domaine étudié lorsque la vitesse de variation de température augmente ou lorsque la) fréquence de mesure est réduite. L'analyse porte sur le phénomène dépendant de vitesse de variation de température. Nous interprétons les phénomènes à l'aide d'un modèle fondé sur un mécanisme d'émission et de mouvement de dislocations qui serait induit par les variations des contraintes internes pendant le chauffage ou le refroidissement de l'échantillon. Ces variations proviennent de l'action des contraintes internes induites par la différence entre les coefficients de dilatation des (particules et de la matrice. Le modèle prévoit une dépendance linéaire du F. I. Avec la vitesse de variation de température, qui est vérifiée de façon approchée par les résultats expérimentaux. La modélisation proposée est en accord avec les mesures d'atténuation ultrasonore, par la technique ultrasons - contrainte basse fréquence superposées, qui témoignent d'un accroissement de la densité de dislocations dans la matrice à la suite du cyclage thermique à basse températureIn order to study the behaviour of the interface between particles and matrix and of the environment of the interface, the low and high frequency inelastic properties of an Al - 11. 8%Si alloy containing large silicon particles have been investigated. The spectra of low frequency internal friction (I. F. ) vs temperature exhibit a broad poorly defined maximum situated around 240K on heating and 195K on cooling. Moreover, the I. F. Is increased over the whole temperature range 100 - 550K as the heating or cooling rate is increased, or the oscillation frequency of measurement is decreased. The analysis of the experimental results is focused on the contribution depended the temperature rate, that is shown to be linked with the internal stresses induced by the difference in the coefficients of thermal expansion (CTE) of the particles and the matrix. A model is outlined to describe the phenomenon in terms of emission or movement of dislocations that could be induced by the variation of thermal stresses during the I. F. Measurement. A linear dependence of I. F. On the temperature rate is derived from the model and this law appears to be approximately followed by the experimental data. The previous model is in agreement with the measurement of ultrasonic attenuation by the ultrasonic - low frequency stress coupling technique, which proves an increase of the dislocations density in the matrix following the thermal cycle at low temperature
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Sabeur, Hassen. "Étude du comportement du béton à hautes températures : une nouvelle approche thermo-hydro-mécanique couplée pour la modélisation du fluage thermique transitoire." Marne-la-Vallée, 2006. http://www.theses.fr/2006MARN0303.
Full textAbstract:
La connaissance du comportement du béton soumis à de hautes températures constitue un enjeu de grand intérêt pour les applications du génie nucléaire et pour l’évaluation de la sécurité dans des constructions de génie civil. En outre, les incendies récents dans les tunnels européens (sous la Manche, Le Mont-Blanc, Great Belt Link, Tauern), ayant entraîné des dommages aux structures en béton ainsi que des pertes humaines et économiques très importantes, ont suscité un nouvel intérêt pour l’évaluation de la performance du béton dans les conditions accidentelles. En effet, les hautes températures entraînent une dégradation des propriétés mécaniques (rigidité, résistance…) du fait de processus de fissuration générés par l’effet simultané des efforts appliqués, de la température et de pressions de pores. Tous ces processus nécessitent une modélisation couplée des phénomènes physico-chimiques dont le matériau est le siège ainsi que leurs interactions avec les propriétés de transport de masses, de transfert de chaleur et du comportement mécanique. En outre, quand le béton est soumis à l’action combinée du chargement et de hautes températures, sa déformation se décompose, conventionnellement, en deux classes de composantes additives. On distingue : - des déformations thermo-hydriques libres incluant l’expansion thermique et le retrait du béton. Le retrait est essentiellement dû à la dessiccation du matériau et à sa déshydratation. - des déformations thermiques sous charge qui consistent en une composante élastique dépendante de la température, une déformation de fissuration et une composante de fluage thermique transitoire. Cette dernière est généralement liée au fait que les transformations physico-chimiques, comme la déshydratation et la dessiccation, se produisent sous charge, ce qui induit un réarrangement de la microstructure du béton et donne lieu à cette déformation macroscopique. Dans ce travail de thèse, une nouvelle approche pour la modélisation de la composante transitoire de la déformation thermique induite sous charge est proposée afin de prédire le comportement du béton à hautes températures. Dans cette approche, le fluage thermique transitoire est décomposé en fluage de dessiccation et en une composante, nouvellement introduite, de fluage de déshydratation. La première composante est due à l’évolution de l’hygrométrie du matériau tandis que la deuxième est due à sa déshydratation du fait de l’augmentation de la température. Par conséquent, une variable de déshydratation est définie et est introduite comme une variable régissant le fluage thermique transitoire lorsque la température dépasse la valeur seuil de 105°C. Ce modèle thermo–hydro–endommageable est implémenté dans un code aux éléments finis. Des simulations numériques sont effectuées et comparées à des résultats expérimentaux pour analyser les capacités prédictives du modèle proposéThe knowledge of concrete structures under high temperatures is of great interest in nuclear engineering applications and in safety evaluation against fire in civil constructions. Furthermore, increasing recurrence of tunnel fires in Europe (Channel, Mont-Blanc, Great Belt Link, Tauern) resulting in damage of concrete causing heavy economical and human losses, have leaded to a renewed interest in the behaviour of concrete at accidental conditions of temperature. In fact, when concrete is exposed to high temperatures, this leads to an evaporation of the free water, a pore pressure built up and a heat and mass transfer into the concrete structure which cause an incompatibility between the expanding aggregates and the shrinkage cement past. This incompatibility leads to the material degradation and microcracking. These entire phenomena will influence the thermal, hygral and mechanical material proprieties of the concrete. Therefore, the need to design durable concrete structures requires a robust modeling of all the processes involved in the deformation and degradation mechanisms of the material and it becomes essential to consider their coupling. When concrete is under the effect of combined mechanical loads and high temperature distributions, it exhibits strains which are conventionally split to a set of additive components:• Stress-free components, referred to thermo-hygral strains, which include thermal expansion and hygral shrinkage due to both drying and dehydration. • Stress induced thermal strains which mainly consist in a temperature dependent elastic strain, a micro-cracking strain and an additional component, commonly referred to as transient creep. This additional component is generally related to the fact that physical transformations, such as drying and dehydration, are occurring under sustained stress fields, which lead to a rearrangement of the evolutionary microstructure and give rise to this macroscopically measured strain. In this study, a new approach for modeling the transient component of the induced thermal deformation under load is proposed in order to predict the concrete behavior when subjected to high temperatures with a concomitant applied load. This component is conventionally referred to as transient creep strain. In this approach, the transient creep strain is split in to a drying creep component and a newly introduced dehydration creep strain. The former is related to the evolution of the hygrometric state of the material, while the later is related to the material dehydration which results from the heating induced chemical transformations. Therefore, a dehydration variable is defined and then introduced as a driving variable of the transient creep for temperatures exceeding 105 °C. This thermo-hydro-damage model is implemented using a finite element code and numerical simulation are performed and compared to experimental results in order to assess the predictive ability of the proposed model
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Kamdem, Tagne Hervé Thierry. "Etude du transfert thermique dans les milieux poreux anisotropes : application aux isolants thermiques en fibres de silice." Lyon, INSA, 2008. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2008ISAL0037/these.pdf.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse porte sur les travaux effectués sur la modélisation du transfert de chaleur couplé conduction/rayonnement monodimensionnel en régime permanent dans des milieux anisotropes fibreux en situation de symétrie azimutale, soumis à des conditions de flux collimaté ou de températures imposés aux frontières. Il s’articule autour de deux objectifs principaux : (i) modéliser le transfert radiatif dans un milieu anisotrope par un problème équivalent à un milieu isotrope ou/et simplifier l’anisotropie de diffusion dans les milieux anisotropes par l’utilisation de fonctions de diffusion isotrope ou de Henyey - Greenstein ; (ii) étudier la validité de l’hypothèse de milieu isotrope pour l’identification des propriétés radiatives des milieux anisotropes et la correspondance entre les propriétés radiatives des milieux anisotropes et les propriétés radiatives isotropes obtenues par la méthode d’identification. L’analyse numérique du transfert de chaleur par rayonnement dans les milieux fibreux montre qu’un tel milieu anisotrope peut être subtitué pour les besoin de la modélisation par un milieu isotrope équivalent. Dans le cas où le milieu anisotrope est soumis à des températures imposées, les approximations de diffusion isotrope ou de Henyey-Greenstein permettent d’obtenir des solutions précises si les propriétés radiatives du problème isotrope équivalent sont des moyennes pondérées des propriétés radiatives suivant toutes les directions de diffusion ou si le problème radiatif simplifié conserve la nature anisotrope des propriétés radiatives. Ces conclusions ont été validées expérimentalement par une bonne prédiction de la conductivité thermique d’un milieu fibreux constitué de laine de verre. Lorsque milieu anisotrope est sous incidence inclinée, l’utilisation des approximations de diffusion isotrope ou de Henyey-Greenstein sont applicables pour la détermination des propriétés radiatives des milieux anisotropes par la méthode d’identification des paramètres seulement si le milieu est optique épais et purement diffusant. Ces approximations de diffusion ne sont plus adaptées dès lors que le milieu anisotrope est absorbant/diffusant ou optiquement mince à cause du rôle important de la rétro diffusion du milieu. Des fonctions de phase plus complètes sont alors nécessaires. L’identification des propriétés radiatives des milieux anisotropes purement diffusant et optiquement épais en utilisant les hypothèses de milieu isotrope et de diffusion isotrope montre que les propriétés radiatives isotropes équivalentes correspondent aux moyennes pondérées des propriétés radiatives des milieux anisotropes suivant toutes les directions du rayonnementThis thesis reports our work on the modelling of steady state coup led conductivelrndiative heat transfer in plane anisotropie medium. We have been mainly interested in anisotropie fibrous medium with azimuthally symmetry with incident collimated radiative heat flux or with diffuse imposed temperatures boundaries conditions. The aims of this work are twofotd: (i) to madel the radiative heat transfer problem in an anisotropie medium by an equivalent model to an isotropie medium or/and to simplify the seatteting phase function of anisotropie medium by the use of isotropie or Henyey-Greenstein scattering phase fonctions; (ii) to study the applicability of the equivalent isotropie medium assumption in the identification of radiative properties of anisotropie fibrous medium and the relation between anisotropie radiatives properties and estimated isotropie radiative properties. Numerical analysis of radiative heat transfer through anisotropie fibrous medium shawn that anisotropie medium can be assumed an equivalent isotrop medium. Radiative models using isotropie or Henyey-Greeustein scattering function is sufficient to model radiative heat transfer in anisotropie medium with diffuse temperatures boundaries conditions if the equivalent isotropie radiative properties are weighted mean properties or if the simplified heat transt problem preserves the anisotropie properties of lhe medium. These conclusions ware validated from experimental thermal conductivity of fibrous glass medium. Numerical study of radiative heat transfer in fibrous media under collimated incidence also shows that the use equivalent isotropie medium assumption is applicable for the identification
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Bourret, Julie. "Élaboration de céramiques alvéolaires à base de kaolin : propriétés thermiques et mécaniques." Limoges, 2012. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/feab8bd8-27be-4c21-839a-aaaa32034cba/blobholder:0/2012LIMO4058.pdf.
Full textAbstract:
L'élaboration de matériaux argileux fortement poreux par des procédés peu coûteux et respectueux de l'environnement offre une voie d'accès prometteuse à la mise au point d'isolants thermiques performants, expliquée par la faible conductivité thermique de l'air (0,026 W. M⁻¹. K⁻¹) et de certains phyllosilicates comme le kaolin (1 W. M⁻¹. K⁻¹). Cependant, la structure en feuillets des argiles peut conférer au matériau final un caractère anisotrope à l'échelle macroscopique. Au cours de ce travail, des mesures de la conductivité thermique par différentes techniques expérimentales et du module d'Young ont été effectuées sur des matériaux composés de kaolinite et de muscovite élaborés par pressage ou extrusion. Les résultats obtenus ont permis de corréler les variations de ces propriétés avec les transformations minéralogiques intervenant au cours d'un traitement thermique et de souligner l'importance du procédé de mise en formesur l'anisotropie et les valeurs intrinsèques de la partie solide. L'influence d'une quantité importante de porosité a également été étudiée par l'intermédiaire de mousses présentant des taux de porosité compris entre 55 et 95 %, fabriquées à partir d'un kaolin mélangé en voie acqueuse à un émulsifiant puis consolidées par traitement thermique. Des valeurs très faibles de la conductivité thermique (0,054 W. M⁻¹. K⁻¹ pour 95% de porosité) ont été obtenues pour ces matériaux tout en garantissant une tenue mécanique acceptable (lois de comportement en compression). Une comparaison des valeurs expérimentales avec celles issues de modèles analytiques a permis de montrer l'importance de l'interconnexion des cellules sur les propriétés macroscopiquesCandidate materials for thermal insulation combine a solid phase of low thermal conductivity (<1 W. M⁻¹. K⁻¹) with a high pore volume fraction. This work concerns the preparation of ceramic foams exhibiting such characteristics using kaolin clay as the starting material. Processing involves a surfactant to stabilize the foam while remaining low cost and environmentally friendly. The properties of a clay-based material are sensitive to the orientation of the clay particles and, with thermal treatment, mineralogical transformations. Measurements of thermal conductivity and Young's modulus were made on textured kaolonite/muscovite samples obtained by extrusion, uniaxial or isostatic pressing and cut in different directions. An initial study revealed anisotropy at the macroscopic scale up to a factor of 3 related to the forming conditions and the amount of muscovite. However, with thermal treatment, this factor is progressively removed by transformations such as dehydroxylation and formation of mullite. In the last part, the pore volume fraction (Vp) was varied in the kaolin based foam by modifying the incorporated clay amount in the starting mixture. After thermal treatment at 1100̊ C, measurements of the thermal conductivity revealed a decrease from 0. 23 W. M⁻¹. K⁻¹ at Vp=0. 57 to 0. 054 W. M⁻¹. K⁻¹ at Vp=0. 95 in close agreement to predictions by the Hashin-Shtrikman upper bound, a cubic pore model and numerical simulation. The effective Young's modulus, obtained from mechanical compression tests, also decreases with pore volume fraction as described by Ashby's relation. However, the mechanical strengh was sufficient for handling even the more porous kaolin based foams
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Berkouch, Réda. "Procédé d'assemblage de l'alumine avec l'alliage Titane-Zirconium-Molybdène : mode d'élaboration caractérisation et modélisation numérique de la jonction." Thesis, Limoges, 2019. http://www.theses.fr/2019LIMO0115.
Full textAbstract:
Cette thèse se propose d’examiner la faisabilité de l’assemblage de pièces massives céramiques et métalliques en mettant à profit l’expérience acquise au laboratoire sur le procédé de préoxydation du substrat métallique, qui a fait ses preuves dans le cas des revêtements plasmas sur aciers et sur le nickel. On trouvera ainsi le positionnement bibliographique de cette étude, puis les raisons qui ont poussé à s'intéresser à l’assemblage TZM / alumine et à choisir le procédé de thermocompression. Ensuite sont présenté le mode d’élaboration, et tout une partie consacrée à la caractérisation physico-chimique des assemblages obtenus, en faisant une place toute particulière à la simulation numérique des contraintes, aussi bien celles qui subsistent dans l’assemblage après son obtention, que dans celles qui apparaissent en son sein lorsqu’il est soumis à des efforts de traction. Enfin, il a semblé intéressant de reporter en annexe les éléments essentiels d’une étude numérique de l’assemblage acier C35 / alumine, qui a servi à qualifier la méthode de simulation employée dans ce travail et qui démontre la puissance de cette méthodeThis thesis aims to examine the feasibility to join massive ceramic and metal parts by the use of the experience acquired in the laboratory on the preoxidation process of the metal substrate, which has been successful in the case of plasma coatings on steels and nickel. We will find the bibliographic positioning of this study, then the reasons that led to interest in the assembly TZM / alumina and to choose the process of thermocompression. Then, the elaboration method is presented, and followed by a whole part devoted to the physicochemical characterization of the assemblies obtained, giving a particular place to the numerical simulation of the constraints, for those remaining in the assembly after its elaboration, and those appearing within when subjected to tensile stresses. Finally, it seemed interesting to append to the appendix the essential elements of a numerical study of the C35 / alumina steel assembly, which served to qualify the simulation method used in this work and which demonstrates the power of this method
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Fradin, Jean-Pierre. "Application de la méthode des éléments de frontière au calcul des conductances dans le cadre du contrôle thermique des engins spatiaux." Poitiers, 1994. http://www.theses.fr/1994POIT2332.
Full textAbstract:
Afin d'etudier les conductances conductives, intervenant au niveau des couplages entre les differents nuds des modeles thermiques etablis dans le domaine du controle thermique des engins spatiaux, on developpe une methode numerique, permettant leur calcul automatique, dans le cas des milieux plans anisotropes heterogenes, en fonction des conditions aux limites. La methode des elements de frontiere, d'abord appliquee aux problemes potentiels, est ensuite adaptee aux transferts non lineaires radiatifs-conductifs couples. Des comparaisons ayant permis de tester sa performance ainsi que la precision des resultats, tout en prouvant la fiabilite et l'interet du processus mis en place, sont presentees. L'application dans des cas geometriquement ou thermiquement simples a montre les limites de la notion de conductance, lorsqu'elle est determinee a partir du schema simple a flux unidirectionnel conservatif. L'application au domaine spatial, dans des cas proches de la realite, montre l'apport d'une telle methode tout en precisant les limites de l'approche bidimensionnelle
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Menou, Abdellah. "Etude du comportement thermomécanique des bétons à haute température. : Approche multi échelles de l'endommagement thermique." Pau, 2004. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00008986.
Full textAbstract:
Ce travail s'inscrit dans le cadre de l'étude de la durabilité des ouvrages en béton en cas d'incendie. Les objectifs de la présente recherche concernent l'étude des mécanismes élémentaires conduisant à la dégradation des bétons sous l'effet de la température. La démarche adoptée consiste à découpler l'endommagement thermique d'origine mécanique (accompagné des déformations) et qui a lieu aux échelles macroscopiques et microscopiques de l'endommagement thermique d'origine physico-chimique (non accompagné de déformations). L'approche est basée sur l'exploitation simultanée du modèle multiphasique Béton numérique (BN) et du modèle d'endommagement déviatorique (MODEV), implantés dans le code de calcul aux E. F. SYMPHONIE. Une étude expérimentale a été réalisée afin d'alimenter et de valider le modèle d'endommagement thermique. Des essais de flexion trois points sur cinq matériaux ont été effectués sur des éprouvettes ayant subi au préalable un cycle de chauffage-refroidissement. Ces essais ont permis d'identifier ces paramètres du modèle et d'effectuer par la suite une validation globale. Ceci est effectué en simulant les différents essais réalisés dans le cadre de la présente recherche. L'approche a permis de proposer une approche originale permettant l'identification par simulation des lois de comportement des bétons à hautes températures. Cette approche a été également appliquées avec succès pour donner une explication physique à des observations expérimentales du comportement thermomécanique du béton sous chargement mécanique, appelé "fluage thermique transitoire". Enfin , une application aux bétons réfractaires soumis à de très hautes températures a été réaliséeThis research work deals within the framework of the study of durability when subjected ti hight temperature in case of fire. The aim of this study is to identify the elementary mechanisms leading the degradation of concretes at hight temperature. Adopted step consists to uncoupling the thermal damage, of mechanical origin (accompanied with deformations) and which takes place in the macrocospic and tiny scale, of the thermal damage of physical and chemical origin (not accompanied with deformations) and which is due mainly to the physical and chemical alterations in material. This approach is based on the exploitation of two different models ; the "Digital Concrete" microscopic model and the macroscopic damage deviatoric model MODEV, both implemented in the F. E. Software SYMPHONIE. Concurrently, an experimental study was achieved in order to feed and to validatez the "Digital Concrete" model. The evolution of mechanical characteristics of concrete was studied using multi-scale approach and three point bending tests were performed on five cementeous materials. Multi-scales approach of the model "Digital Concrete" allowed to find by simulation the experimental warmly behaviour. This approach allowed to put in evidence the existence of the micromechanical deformation and to propose an original approach allowing identification by simulation the laws concretes behaviour at hight temperatures. This approach was also applied successfully to explain the thermoapplication refractory concrete subjected to very hight temperatures was also realized
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Lux, Jérôme. "Comportement thermique macroscopique de milieux fibreux réels anisotropes : étude basée sur l'analyse d'images tridimensionnelles." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00366280.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse traite de la relation entre les propriétés thermiques effectives de matériaux fibreux à base de bois d'une part et leur microstructure d'autre part. La technique de prise de moyenne est utilisée, dans le cadre général du non-équilibre thermique local, pour écrire les équations de transfert macroscopique de matériaux pouvant présenter une anisotropie locale de conductivité thermique (liée ici aux propriétés intrinsèques des fibres de bois) et exprimer le tenseur de conductivité thermique effective. Le modèle est renseigné par l'analyse quantitative d'images 3D de matériaux réels acquises par microtomographie X. Des outils issus de la morphologie mathématique sont mis en oeuvre pour caractériser finement la microstructure du réseau fibreux et en quantifier l'anisotropie locale et globale. Un volume élémentaire représentatif (VER) qui satisfait aux contraintes de la méthode de prise de moyenne peut être défini grâce à ces informations. Une méthode de segmentation basée sur un algorithme de squelettisation par amincissement homotopique est également développée afin d'identifier chaque fibre individuellement, ce qui permet d'accéder à de nombreux paramètres comme la longueur, la tortuosité ou encore le nombre de contacts. Le modèle thermique macroscopique développé ainsi que son implémentation numérique sont d'abord validés par une comparaison avec les prédictions théoriques dans des cas simples puis les valeurs des tenseurs de conductivité thermique effective, obtenus à partir des images de différents matériaux, sont finalement confrontés aux résultats expérimentaux.
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Gibert, Benoit. "Etude expérimentale de la diffusion thermique dans les monocristaux d'olivine et dans les roches du manteau supérieur." Montpellier 2, 2003. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00007214.
Full text
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Chater, Rabah. "Etude des antimonites MeSb 2 O 4 à basse température : évolution structurale, thermodynamique, propriétés élastiques et magnétiques anisotropes ; modélisation." Paris 6, 1986. http://www.theses.fr/1986PA066219.
Full textAbstract:
Etude par diffraction des RX et de neutrons, spectroscopie Raman et IR, chaleur massique, susceptibilité magnétique des antimonites (MNNifezn)sb2o4. Interprétation quantitative des anomalies de dilatation liées à Tltn dans le cas des composés de Ma et Fe. Définition d'un champ de force cohérent avec un potentiel de paires simplifié.
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Ravach, Gwennola. "Etude structurale, magnétique et thermique de rubans amorphes Fe-Tr-B (Tr, Nd, Ho, Dy) à anisotropie magnétique aléatoire." Rouen, 1997. http://www.theses.fr/1997ROUES056.
Full textAbstract:
Les alliages amorphes métal de transition-terre rare peuvent présenter de l'anisotropie magnétique aléatoire due au désordre structural et au couplage spin-orbite de la terre rare. Les propriétés structurales et magnétiques de rubans amorphes hypertrempés Fe80-xTrxB20 (Tr = Nd, Ho, Dy ; x 16 % at. ) Ont été étudiées par spectrométrie Mössbauer, spectroscopie d'absorption X, analyse thermique différentielle et diffraction X aux grands angles. On montre par Mössbauer que les propriétés structurales des alliages ne dépendent pas de la nature de la terre rare. Une discontinuité des variations des paramètres hyperfins a lieu dans le domaine de concentration X#T#R#C 8-9% at. . Elle a été attribuée à une modification structurale autour du fer. Au-dessous de X#T#R#C , les sites de fer apparaissent similaires à ceux de Fe#8#0B#2#0. Un autre type d'environnement, plus magnétique, est suggère au-delà de X#T#R#C. La discontinuité et son origine structurale sont confirmées par spectroscopie d'absorption X. La modification intervient déjà dans la première sphère de coordination du fer. Les caractéristiques des paires Fe-Fe, identiques pour X#T#R < X#T#R#C, sont analogues à celles de Fe#8#0B#2#0. Au voisinage de X#T#R#C, un atome de fer supplémentaire apparait dans la première sphère de coordination et la distance moyenne Fe-Fe augmente. Au-delà de X#T#R#C, la première sphère de coordination du fer se contracte progressivement. D'après l'étude de cristallisation de deux alliages situés de part et d'autre de X#T#R#C, les premiers composés formés sont en accord avec des environnements locaux différents dans les deux domaines. L'étude Mössbauer sous champ des alliages les plus concentrés en terre rare indique un rapport anisotropie/échange plus faible dans l'alliage à base de Ho que dans ceux à base de Nd et Dy. Un modèle décrivant l'évolution sous champ de la structure magnétique du fer en termes de déformation angulaire a été développé. Il explique quantitativement les résultats dans le cas de Ho et Dy.
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MENOU, Abdellah. "Etude du comprtement thermomécanique des bétons à haute température: Approche multi échelles de l'endommagement thermique." Phd thesis, Université de Pau et des Pays de l'Adour, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00008986.
Full textAbstract:
Cette recherche s'inscrit dans le cadre de l'étude de la durabilité des ouvrages en béton en cas d'incendie. Les études expérimentales montrent l'influence importante de la température sur le comportement des bétons et notamment des BHP. La présente recherche a pour objet d'identifier les mécanismes élémentaires conduisant à la dégradation des bétons sous l'effet de la température et de proposer ainsi un modèle prédictif permettant l'évaluation de l'endommagement des bétons sous l'effet de la température. L'endommagent thermique du béton observé expérimentalement est en fait la résultante de plusieurs mécanismes élémentaires qui se produisent à différentes échelles du matériau. La démarche adoptée consiste à découpler l'endommagement thermique d'origine mécanique (accompagné des déformations) et qui a lieu à l'échelle macroscopique et microscopique de l'endommagement thermique d'origine physico-chimique (non accompagné de déformations) et qui est dû principalement aux transformations physico-chimiques de la matière. A l'échelle mésocopique, nous postulons l'existence d'une déformation supplémentaire, appelée déformation micromécanique, responsable de l'endommagement par dilatation différentielle entre le mortier (ou ciment) et les granulats. L'approche est basée sur l'exploitation simultanée du modèle multiphasique Béton Numérique (BN) et du modèle d'endommagement déviatorique (MODEV), implantés dans le code de calcul aux éléments finis SYMPHONIE. Une étude expérimentale a été réalisée afin d'alimenter et de valider le modèle d'endommagement thermique. Cette étude a porté sur 5 matériaux cimentaires, à savoir ; une pâte de ciment, un mortier, un béton ordinaire, un BHP à granulats calcaires et un BHP à granulats silico-calcaires. Des essais de flexion trois points ont été effectués sur des éprouvettes ayant subits au préalable un cycle de chauffage- refroidissement. L'approche multi échelles du modèle BN a permis de retrouver par simulation le comportement à chaud observé expérimentalement. Ceci est effectué en simulant les différents essais réalisés dans le cadre de la présente recherche. L'approche "Béton Numérique" a permis de mettre en évidence l'existence de la déformation micromécanique d'une part et de proposer une approche originale permettant l'identification par simulation des lois de comportement des bétons à hautes températures. Cette approche a été également appliquée avec succès pour expliquer les observations expérimentales du comportement thermomécanique du béton sous chargement mécanique, appelé communément « fluage thermique transitoire ». En fin, une application aux bétons réfractaires soumis à des très hautes températures a été réalisée.
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Grosjean, Catherine. "Anisotropie de comportement en fluage thermique de tubes gaine et de tubes guide en alliages de Zirconium. Développements expérimentaux et résultats." Thesis, Toulouse, INPT, 2009. http://www.theses.fr/2009INPT019G.
Full textAbstract:
Les tubes gaine et tubes guide réalisés en alliage de zirconium et utilisés dans les réacteurs à eau pressurisée constituent des éléments de structures essentiels de ce type de réacteur. Soumis à de multiples sollicitations (irradiation, corrosion, hydruration…), ils subissent aussi des contraintes mécaniques multiaxées à une température d'environ 320 °C, ce qui induit du fluage thermique. Cette thèse a pour but d'étudier l'influence de trois paramètres sur le comportement en fluage d'alliages de zirconium qui sont fortement anisotropes : le trajet de chargement, l'état métallurgique et la composition chimique. Compte tenu de la géométrie particulière de ces tubes mais surtout de la multiaxialité des chargements en service (pression interne qui augmente, contrainte axiale…), la première partie de la thèse a consisté en la mise au point d'un dispositif de fluage adapté. Celui-ci a été testé et validé en réalisant des essais sur Zircaloy 4 détendu. La suite de l'étude a été menée à une température fixe, 400 °C, en réalisant des essais pour déterminer deux courbes iso-vitesses de fluage (5 10-9 et 3,510-8 s-1) pour chacun des matériaux testés. La comparaison entre les résultats obtenus sur le Zircaloy 4 détendu et recristallisé a permis de déterminer les effets de l'état métallurgique sur le fluage dans cette gamme de vitesses. L'alliage de référence (M5®) nous a permis de montrer, qu'à cette température, pour cette gamme de contraintes, l'ordre des étapes de mise en charge ne semblait pas avoir d'influence sur le comportement en fluage. Les effets de l'oxygène, de l'étain et du fer ont pu être étudiés grâce à 5 autres alliages (M5® haut et bas oxygène, quaternaires Q12, Q32 et Q42). Enfin, à l'aide du logiciel Sidolo, en utilisant d'une part la base expérimentale sur le M5® et d'autre part celle sur le Zircaloy 4 recristallisé, deux modélisations macroscopiques ont été ajustées sur les résultats expérimentaux. La première utilise un critère de Von Mises (isotrope), la seconde un critère de Hill plus adapté pour les matériaux anisotropes. Aucun de ces deux modèles ne parvient à rendre compte de la forte anisotropie du comportement de fluage à 400°C en particulier pour des valeurs de σZZ / σθθ entre 0,5 et 1Fuel rods and cladding tubes in zirconium are essential structural parts of Pressurized Water Reactors. There are submitted in service to aggressive environment (vapour at ~320°C, 155 bars, and irradiation) and to multiaxial mechanical loadings leading to thermal creep which has to be quantified. The present work aims to determine the effects of 3 parameters on the mechanical behaviour of different zirconium alloys: the loading path, the metallurgical state (stress-relieved, recrystallized) and the chemical composition. The first step to take was to develop a new device adapted to different geometries of tubes, and to validate it by comparing experimental results obtained upon the stress-relieved Zircaloy 4 to bibliographical results. Second, a large database has been constituted on the M5® in order to highlight the effects of an overloading or of cycling on the circumferential stress, and of the loading path (application of the axial then the circumferential stress, or the contrary or proportional loading). Then by comparing the behaviour of the recrystallized and the stress-relieved Zircaloys 4, the effects of the metallurgical state on this hexagonal alloy on the creep behaviour have also been studied. Lastly, the effects of oxygen, stain and iron have been quantified due to 5 other alloys (M5® low and high oxygen, Q12, Q32 and Q42). The last step of this work corresponds to the model of the macroscopic behaviour of 2 alloys (M5® and Zircaloy 4) with isotropic and anisotropic criteria to prove the necessity of developing a new and strong model adapted to highly anisotropic alloys like Zirconium alloys
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Upasen, Settakorn. "Stabilité chimique et structurale de pérovskites céramiques de conductrice protoniques pour piles à combustible et électrolyseurs." Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066270/document.
Full textAbstract:
La stabilité structurale et chimique de céramiques bien densifiées candidates pour leur utilisation comme électrolyte ou matériau d'électrode de piles à combustible, électrolyseur H2/air ou même de convertisseur CO2/Hydrocarbures a été étudiée vis-à-vis de l'eau sous pression (autoclave, eau pauvre ou saturée en CO2). La pressurisation maximise l'efficacité des dispositifs. Quatre familles de pérovskites ont été considérées: BaCe0.4Zr0.5Y0.1Zn0.04O3- (BCZYZ), SrZr0.9Er0.1O3- (SZE), Ln2NiO4+ (LNO, Ln = La, Pr, Nd), and La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3- (LSCF6428). Les céramiques denses sont traitées à 550°C en autoclave plusieurs jours à plusieurs semaines, soit dans des conditions de fonctionnement ( 20 bar, eau sans CO2, 550°C), soit en vieillissement accéléré ( 40 bar eau sans ou saturée de CO2, 550°C). Les céramiques ont été analysées avant et après 'protonation' par Microscopie Optique, Thermogravimétrie, Expansion Thermique, (micro/macro) ATR FTIR, Raman micro-Spectroscopie, diffraction des rayons X et des neutrons. En condition de fonctionnement ( 20 bar), la stabilité des matériaux d'électrodes LNO/LSCF6428 et de l'électrolyte SZE est bonne, alors que la céramique BCZYZ se corrode. La céramique LSFC6428 soumis à des conditions sévères (eau saturée en CO2, 40 bar) est 5 à 30 fois moins corrodée que les composés LNO and SZE. La corrosion s'initie en surface, aux joints de grains. La protonation modifie plus ou moins la symétrie, le volume et les paramètres de la maille unitaire ainsi que les transitions de phase en relation avec la modification de la distribution/organisation des lacunes d'oxygène. Le niveau de dopage en proton des différents matériaux est aussi discutéThe chemical and structural stability of well-densified ceramics potentially used as H2/air fuelcell/electrolyzer (and perhaps in CO2/Hydrocabons Converter) electrolyte or electrodes vs. CO2-free/saturated pressurized water has been studied. The pressurization maximizes the efficiency of theenergy conversion systems. Four types of pervoskite-related oxide ceramics were concerned:BaCe0.4Zr0.5Y0.1Zn0.04O3-d (BCZYZ), SrZr0.9Er0.1O3-d (SZE), Ln2NiO4+d (LNO, Ln = La, Pr, Nd), andLa0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-d (LSCF6428). Dense ceramic samples were exposed at 550°C to water vaporpressure in an autoclave for days to weeks. The protonation treatments were performed in twodifferent conditions: operating condition (£20 bar of CO2-free water pressure, 550°C) and acceleratedaging conditions (³40 bar of CO2-free/CO2-saturated water pressure, 550°C). The pristine and‘protonated’ samples were characterized using various analysis techniques: Optical Microscopy,Thermogravimetry, Thermal Expansion, (micro/macro) ATR FTIR, Raman micro-spectroscopy, X-rayand Neutron Scattering. The study reveals that under the operating condition (£20 bar), the stability ofLNO/LSCF6428 electrode materials and of SZE electrolyte appears good, while the BCZYZelectrolyte exhibit significant corrosion. The superior stability of LSFC6428 exposed in extreme CO2-water vapor atmosphere was demonstrated about 5 to 30 times better than LNO and SZE homologues.The surface secondary phases form at the grain boundary. The protonation modifies more or less thestructure symmetry, the unit-cell volume/parameter and the phase transition sequence in relation withthe modification of the oxygen vacancy distribution. The proton doping level for different samples isalso discussed
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Cardinali, Vanessa. "Matériaux lasers dopés à l'ion ytterbium : Performances lasers en pompage par diodes lasers et étude des propriétés thermo-optiques à des températures cryogéniques." Phd thesis, Palaiseau, Ecole polytechnique, 2011. https://pastel.hal.science/docs/00/61/31/85/PDF/Doctorat_CardinaliVanessa.pdf.
Full textAbstract:
Dans les lasers, les gradients de température dans les milieux à gain provoquent des déformations de l'onde laser qui s'y propage. Le but de ma thèse est de mesurer les propriétés thermo-optiques (conductivité thermique, coefficient thermo-optique dn/dT, coefficient de dilatation) de nouveaux matériaux lasers permettant d'atteindre des énergies élevées à de hautes cadences de tir. Ces matériaux sont des céramiques sesquioxydes de scandium Sc2O3, de lutétium Lu2O3 et d'yttrium Y2O3 dopées ytterbium. Les mesures se font à basse température (température de l'azote liquide, 77 K) car les propriétés thermiques sont améliorées lorsque la température du matériau diminue. Ces matériaux ont également été testés en configuration d'oscillateur laser relaxé, montrant ainsi tout l'intérêt de travailler à basse température. Les mesures de ces propriétés représentent un enjeu majeur pour le développement des lasers de forte puissance, d'autant plus que les données de la littérature concernant ces matériaux, dans ces domaines de température, sont quasiment inexistantes. D'autres matériaux comme des cristaux et des céramiques de YAG, des cristaux de fluorure de calcium CaF2 dopés ytterbium, et des verres phosphates dopés néodyme ont également été testésIn solid-state lasers, heat generation in gain medium can introduce wave-front distorsions. The goal of my thesis is to measure thermo-optic coefficients (thermal conductivity, thermo-optic coefficient dn/dT and thermal expansion coefficient) of new laser materials allowing reaching high energy with high repetition rate. These laser materials are ytterbium doped ceramics of sesquioxides of scandium Sc2O3, lutetium Lu2O3 and yttrium Y2O3. These materials have also been tested in a free running laser oscillator: these experiments have shown the interest to work at low temperature. When driven at low temperature (cryogenic cooling), thermal properties of these materials are improved. Thermo-optical values of these materials are actually unknown in the literature, especially at low temperatures. Therefore, measuring these parameters is very important for the development of high-power lasers. Other materials have also been studied: ytterbium doped ceramics and crystals of YAG, crystals of calcium fluoride CaF2 and neodymium doped phosphate laser glass
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Cardinali, Vanessa. "Matériaux lasers dopés à l'ion ytterbium : Performances lasers en pompage par diodes lasers et étude des propriétés thermo-optiques à des températures cryogéniques." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00613185.
Full textAbstract:
Dans les lasers, les gradients de température dans les milieux à gain provoquent des déformations de l'onde laser qui s'y propage. Le but de ma thèse est de mesurer les propriétés thermo-optiques (conductivité thermique, coefficient thermo-optique dn/dT, coefficient de dilatation) de nouveaux matériaux lasers permettant d'atteindre des énergies élevées à de hautes cadences de tir. Ces matériaux sont des céramiques sesquioxydes de scandium Sc2O3, de lutétium Lu2O3 et d'yttrium Y2O3 dopées ytterbium. Les mesures se font à basse température (température de l'azote liquide, 77 K) car les propriétés thermiques sont améliorées lorsque la température du matériau diminue. Ces matériaux ont également été testés en configuration d'oscillateur laser relaxé, montrant ainsi tout l'intérêt de travailler à basse température. Les mesures de ces propriétés représentent un enjeu majeur pour le développement des lasers de forte puissance, d'autant plus que les données de la littérature concernant ces matériaux, dans ces domaines de température, sont quasiment inexistantes. D'autres matériaux comme des cristaux et des céramiques de YAG, des cristaux de fluorure de calcium CaF2 dopés ytterbium, et des verres phosphates dopés néodyme ont également été testés.
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Tiennot, Mathilde. "Influence des propriétés physico-mécaniques des minéraux argileux dans l'altération de la pierre monumentale." Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066036.
Full textAbstract:
La desquamation en plaque est une forme de dégradation de la pierre monumentale fréquemment observée. Cette morphologie spécifique résulte de l’initiation et la propagation d’une fissure subparallèle à la surface, qui subit diverses sollicitations en conditions naturelles d’exposition. L’objectif de cette recherche est de mieux comprendre ces mécanismes d’altération et d’appréhender les paramètres déterminants dans l’initiation de la fissuration au sein des pierres mises en œuvre. Une approche en mécanique de la rupture a ainsi été proposée. L’influence des minéraux argileux, mis en cause dans ce phénomène, est étudiée et discutée. Trois pierres ont été sélectionnées, une molasse, un grès et une kersantite, présentant de nombreux exemples de desquamation lorsqu’elles sont exposées. Leur comportement hydromécanique est caractérisé en tenant compte de leur anisotropie naturelle. Les propriétés élastiques, la résistance à la traction et la ténacité sont mesurées après saturation, pour plusieurs humidités relatives en phase d’humidification et de séchage, et après plusieurs cycles de variations d’humidité relative. Un couplage de mesure des dilatations et des vitesses d’ondes acoustiques a permis un suivi précis de l’endommagement au fil des cycles. L’influence des minéraux argileux dans les processus d’altération a pu être vérifiée. Ces phases ont été identifiées comme des facteurs essentiels de la dégradation, car elles constituent des plans de fragilité favorisant l’endommagement et la fissuration du matériau, et ce d’autant plus qu’elles se dilatent lors des sollicitations naturellesFlaking is a deterioration pattern widely observed on monumental stone heritage. This pattern is due to the initiation and propagation of a crack subparallel to the surface of the stone exposed to natural weathering. This research aims to better understand the alteration mechanisms and to determine the parameters involved in such crack initiation within monumental stones. A fracture mechanics approach is proposed and the influence of clay minerals on this detachment alteration is discussed. The research is carried out on three stones, a molasse, a sandstone and a kersantite, showing scaling effect when submitted to natural conditions. Their hydromechanical behaviour is studied with respect to their natural anisotropy. Elastic properties, tensile strength and toughness are measured after saturation, at various RH values during humidification and drying, and after several cycles. Wave propagation combined with dilatation measurements is used to follow damage during the RH variations cycles. The influence of clay minerals on alteration processes is verified. These phases are critical factors of stone degradation as they are weakness planes leading to damage and cracking, especially generated by their swelling
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Bensaid, Samir. "CONTRIBUTION A LA CARACTERISATION ET A LA MODELISATION ELECTROMAGNETIQUE ET THERMIQUE DES MATERIAUX COMPOSITES ANISOTROPES." Phd thesis, Université de Nantes, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00424804.
Full textAbstract:
Les matériaux composites sont de plus en plus utilisés dans l'industrie. Au cours des différentes phases de transformation de ces matériaux, un apport de chaleur est souvent nécessaire. Si le renfort est en fibres de carbone, le chauffage par induction peut être avantageux par rapport à d'autres modes de chauffage. Le but de cette thèse est de modéliser en 3D le chauffage par induction de ces matériaux qui sont multi-échelles, hétérogènes et anisotropes. Ces matériaux sont remplacés par des matériaux homogènes équivalents à l'aide de méthodes d'homogénéisation prédictives ou expérimentales. Dans ce cadre, nous avons proposé une méthode expérimentale basée sur la mesure de l'impédance pour déterminer la conductivité électrique. D'autre part, ces matériaux se présentent sous forme de plaque d'épaisseur très faible comparée aux autres dimensions. Deux modèles ont étés mis en place, un modèle éléments coques anisotropes monocouche et un modèle multicouche dédiés aux composites stratifiés à structures orientées. Une confrontation entre les résultats de simulations et les mesures expérimentales a permis de valider les modèles développés. Ces modèles ont été appliqués dans le cadre d'une collaboration industriel.
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Osterstock, Frédéric. "Vers la prédiction de l'apparition de réseaux de fissures en fatigue thermique : influence des paramètres microstructuraux sur la dispersion à l'amorçage." Ecole Centrale de Lille, 2008. http://www.theses.fr/2008ECLI0007.
Full text
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Kurz, Britta. "Modélisation de l'anisotropie directionnelle de la température de surface : application au cas de milieux forestiers et urbains." Toulouse 3, 2009. http://thesesups.ups-tlse.fr/609/.
Full textAbstract:
La variabilité des températures de surface résultant du couplage entre transferts énergétiques et radiatifs au sein des couverts induit une forte anisotropie directionnelle des mesures dans l'infrarouge thermique (IRT). Une approche de modélisation de l'anisotropie directionnelle sur des couverts à géométrie complexe est décrite. Elle repose sur la combinaison de maquettes informatiques 3D fournissant l'information sur les éléments vus par le capteur et de modèles de transfert calculant les températures des facettes. L'agrégation des luminances élémentaires permet alors de calculer la température de surface directionnelle, puis l'anisotropie par différence avec la température au nadir. Deux cas de couverts sont traités : un couvert forestier de pin maritime (Landes de Gascogne) et un milieu urbain (centre ville de Toulouse étudié dans le cadre du projet CAPITOUL). Pour le couvert forestier une maquette simplifiée concentrant le feuillage au sein de cylindres opaques est associée à un modèle paramétrique de hot spot destiné à reproduire les effets de micro-structure liés aux aiguilles et à leur agencement dans l'espace. Le modèle de transfert MuSICA (INRA) fournit les températures élémentaires des houppiers et de la strate herbacée du sous-bois. Pour le milieu urbain, le modèle SOLENE (CERMA Nantes) étendu à l'IRT et le modèle TEB (Météo France) ont été combinés avec la maquette 3D de Toulouse afin de simuler l'anisotropie en conditions diurnes et nocturnes. Les simulations de l'anisotropie directionnelle sont comparées à des mesures aéroportées. En conditions diurnes les effets de hot spot sont bien restitués, malgré une sous-estimation d'environ 15%, tandis que l'anisotropie directionnelle nocturne sur le milieu urbain est correctement simulée. Les résultats sont discutés et des perspectives d'améliorations proposéesThe variability of the surface temperatures resulting from the coupling between energy and radiative transfers within canopies is prone to induce a strong directional anisotropy of measurements in the thermal infrared (TIR). A modelling approach developed for complex canopies is described. It is based on the combination of 3D models providing the information about the distribution of the elements of the canopy seen by the sensor, with transfer models computing the surface temperatures of the facets. The aggregation of radiances allows one to derive the directional temperature and the anisotropy by subtracting the nadir temperature. Two canopies are studied: a stand of maritime pine (in Landes de Gascogne, SW France) and a urban area (Toulouse city studied in the framework of the CAPITOUL experiment). For the forest canopy, a simplified 3D model concentrating all the foliage within cylinders is associated to a parametric model of hot spot which allows one to take into account the microscale effects related to needles and to their spatial distribution. The MuSICA model (developed at INRA) provides the temperatures of the crowns and herbaceous underneath layer at the ground. For the urban canopy, the SOLENE model (developed at CERMA, Nantes ) and the TEB model (developed at Météo France) are combined with the 3D model of Toulouse to simulate the TIR anisotropy both in daytime and nightime conditions. The simulations are compared against airborne measurements of anisotropy. For daytime conditions, the hot spot effects are satisfactorily reproduced with however a 15% underestimation, while the nightime directional anisotropy over the urban canopy is correctly simulated. The results are discussed and improvements proposed
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Diz, Jésus. "Evaluation à l'aide de modèles des paramètres structuraux importants pour la prévision du comportement élastique, de dilatation thermique et de la croissance sous irradiation d'alliages de zirconium polycristallin." Metz, 1992. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1992/Diz.Jesus.SMZ9227.pdf.
Full textAbstract:
Un des objectifs de ce travail a été de recenser, à travers l'étude de l'élasticité et de la dilatation thermique en particulier, les paramètres permettant une modélisation satisfaisante des propriétés de déformation qui présentent des analogies dans leur formulation mathématique actuelle. Nous avons élaboré et testé différents modèles prévisionnels de ces comportements pour les polycristaux de symétrie hexagonale. Notre étude sur l'influence de certains paramètres métallurgiques sur les propriétés physiques des alliages de zirconium a permis de tirer de nombreux enseignements. Le premier d'entre eux a été de constater l'importance commune de certains paramètres sur des propriétés aussi différentes de par leur nature physique que l'élasticité, la dilatation thermique et la croissance sous irradiation. Ainsi, nous avons pu constater que la texture cristallographique est indispensable pour effectuer de telles prévisions. Nous avons pu nous rendre compte en second lieu que certaines caractéristiques métallurgiques telles que la taille des grains, la composition chimique et les contraintes résiduelles pouvaient avoir un rôle plus ou moins marqué selon la propriété étudiée. Dans le cas de la croissance sous irradiation un modèle général prenant en compte tous ces paramètres n'a pas été construit à ce jour. Il est néanmoins possible, suivant l'état métallurgique du matériau étudié et pour une composition chimique fixée, d'effectuer des prévisions qualitatives voire quantitatives de ce comportementOne of the aims of this work was to identify, through the study of elastic and thermal expansion properties, the main parameters necessary for a satisfactory modelling of deformation properties, which show some analogies in their mathematical formulation. Thus we developed and tested various modelling of these behaviors for hexagonal materials. Our study of the influence of some metallurgical parameters on the physical properties of zirconium alloys led us to the following conclusions. Some parameters play an equally important influence on properties as different as elasticity, thermal expansion and irradiation growth. So, we have verified that the crystallographic texture plays a key role in performing such predictions. Secondly, we have observed that other metallurgical parameters such as the grain size, the chemical composition and internal stresses are more or less important according to the investigated property. In the case of irradiation growth a complete model, taking all these parameters into account, is not available today. It is nevertheless possible, according to the metallurgical state of the studied material and for a given chemical composition, to perform qualitative and even quantitative predictions
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Béchade, Jean-Luc. "Texture et écrouissage de tôles en zircaloy-4 : évolutions en fonction des paramètres de laminage à froid, influence sur le comportement élastique, la dilatation thermique et l'anisotropie plastique /." Gif-sur-Yvette : Service de documentation et d'édition multimédia, Commissariat à l'énergie atomique, 1994. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb35726089q.
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DIZ, JESUS Humbert Michel. "EVALUATION A L'AIDE DE MODELES DES PARAMETRES STRUCTURAUX IMPORTANTS POUR LA PREVISION DU COMPORTEMENT ELASTIQUE, DE DILATATION THERMIQUE ET DE LA CROISSANCE SOUS IRRADIATION D'ALLIAGES DE ZIRCONIUM POLYCRISTALLIN /." [S.l.] : [s.n.], 1992. ftp://ftp.scd.univ-metz.fr/pub/Theses/1992/Diz.Jesus.SMZ9227.pdf.
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Tiennot, Mathilde. "Influence des propriétés physico-mécaniques des minéraux argileux dans l'altération de la pierre monumentale." Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066036/document.
Full textAbstract:
La desquamation en plaque est une forme de dégradation de la pierre monumentale fréquemment observée. Cette morphologie spécifique résulte de l’initiation et la propagation d’une fissure subparallèle à la surface, qui subit diverses sollicitations en conditions naturelles d’exposition. L’objectif de cette recherche est de mieux comprendre ces mécanismes d’altération et d’appréhender les paramètres déterminants dans l’initiation de la fissuration au sein des pierres mises en œuvre. Une approche en mécanique de la rupture a ainsi été proposée. L’influence des minéraux argileux, mis en cause dans ce phénomène, est étudiée et discutée. Trois pierres ont été sélectionnées, une molasse, un grès et une kersantite, présentant de nombreux exemples de desquamation lorsqu’elles sont exposées. Leur comportement hydromécanique est caractérisé en tenant compte de leur anisotropie naturelle. Les propriétés élastiques, la résistance à la traction et la ténacité sont mesurées après saturation, pour plusieurs humidités relatives en phase d’humidification et de séchage, et après plusieurs cycles de variations d’humidité relative. Un couplage de mesure des dilatations et des vitesses d’ondes acoustiques a permis un suivi précis de l’endommagement au fil des cycles. L’influence des minéraux argileux dans les processus d’altération a pu être vérifiée. Ces phases ont été identifiées comme des facteurs essentiels de la dégradation, car elles constituent des plans de fragilité favorisant l’endommagement et la fissuration du matériau, et ce d’autant plus qu’elles se dilatent lors des sollicitations naturellesFlaking is a deterioration pattern widely observed on monumental stone heritage. This pattern is due to the initiation and propagation of a crack subparallel to the surface of the stone exposed to natural weathering. This research aims to better understand the alteration mechanisms and to determine the parameters involved in such crack initiation within monumental stones. A fracture mechanics approach is proposed and the influence of clay minerals on this detachment alteration is discussed. The research is carried out on three stones, a molasse, a sandstone and a kersantite, showing scaling effect when submitted to natural conditions. Their hydromechanical behaviour is studied with respect to their natural anisotropy. Elastic properties, tensile strength and toughness are measured after saturation, at various RH values during humidification and drying, and after several cycles. Wave propagation combined with dilatation measurements is used to follow damage during the RH variations cycles. The influence of clay minerals on alteration processes is verified. These phases are critical factors of stone degradation as they are weakness planes leading to damage and cracking, especially generated by their swelling
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Agrapart, Quentin. "Bilan d’énergie au contact et contribution de la thermomécanique sur la dynamique d’interaction aube - revêtement abradable de turboréacteur aéronautique." Thesis, Lille, 2018. http://www.theses.fr/2018LIL1I033.
Full textAbstract:
La problématique abordée est celle des interactions aube-carter, ce dernier étant revêtu d’un matériau abradable, dans les turboréacteurs aéronautiques. Sous certaines conditions, ces interactions peuvent conduire à une réponse dynamique divergente des aubes. Si le comportement dynamique de la structure joue un rôle essentiel, l’usure des matériaux et les échauffements semblent nécessaires pour entretenir un mouvement vibratoire menant à la ruine des aubes. Ces travaux s’inscrivent dans ce contexte multi-physique avec comme objectif l’explication des causes de divergences des aubes en intégrant les aspects thermomécaniques induits par frottement. Le travail comporte 2 parties distinctes. D'une part, l’écriture d’un bilan d’énergie lors d’une interaction maitrisée sur un banc expérimental, couplé à une modélisation pour l'identification des flux. Ces travaux délivrent une répartition de l’énergie en fonction des mécanismes d’interaction activés. D'autre part, une modélisation numérique thermomécanique/dynamique des interactions, intégrant la complexité du problème : échelles de temps différentes entre les phénomènes dynamiques et thermomécaniques, génération et partage de flux à l’interface, modélisation du contact, effet de l’usure et conditions aux limites complexes. Plusieurs situations divergentes sont étudiées sur la base de comparaisons avec des résultats expérimentaux disponibles sur compresseur. Il est montré un rôle secondaire ou prépondérant des aspects thermomécaniques selon les conditions initiales. La compétition des phénomènes au contact (dilatations, usure, etc.) est un point clairement démontré et dont certains aspects sont ouverts aux perspectivesThis thesis adresses the industrial problem of blade-tip / abradable coating interaction in aircraft engine leading to divergent dynamic response of blades. Even if it is well known that the dynamic behavior of the structure plays a key role on the divergence, wear and heating seem necessary to amplify vibratory motion leading to blade damage. In this multi-physic context the aim of this work is to provide explanations on the origins of the divergence by introducing thermomechanical phenomena. The work is divided in 2 parts. First, an energy balance at the rubbing contact is established through experimental analysis of interactions on a simplified test rig, coupled with inverse simulation models for heat flows estimation. The proposed method highlights different energy partitions between the blade and the abradable coating depending of the activation of different wear mechanisms. On the other hand, a thermomecanical strategy is developed for the simulation of blade-abradable rubbing events taking account of specific issues : different time scales between thermal and mechanical phenomena, generation and partition of heat flows at the interface, contact resolution, wear effects, thermal expansion and complex boundary conditions. Several divergent cases are investigated on the basis of comparison with experimental results available on compressor. It is shown that thermomechanical effects are sometimes overriding or conversely relegated to a more distant role, depending on the initial conditions of interaction. The competition of phenomena acting upon contact (thermal expansions, wear, etc.) is clearly demonstrated and certain aspects remain open to perspectives
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Coret, Laurent. "Impact de l'hétérogénéité de surface sur le signal en entrée d'un capteur infrarouge thermique : prise en compte de l'aspect directionnel." École nationale supérieure de l'aéronautique et de l'espace (Toulouse ; 1972-2007), 2002. http://www.theses.fr/2002ESAE0012.
Full textAbstract:
L'objectif des travaux menés dans cette thèse est d'appréhender les effets de l'hétérogénéité de surface sur des mesures de télédétection infrarouge. Le principal modèle de changement d'échelle consiste en l'agrégation des grandeurs physiques observables sur des grilles de cellule de tailles variables. En l'appliquant à l'équation du bilan radiométrique, les paramètres thermo-optiques de la surface hétérogène sont définis. La température équivalente obtenue dépend des températures et émissivités locales et de la longueur d'onde. Du fait de son intérêt croissant dans l'étude des surfaces naturelles, l'aspect directionnel est abordé. Un modèle de luminance directionnelle, basé sur le principe d'agrégation, est proposé. Il nécessite la définition de la configuration géométrique d'observation et l'estimation de la luminance directionnelle pour une surface plane et homogène. L'étude de sensibilité du signal aux hétérogénéités de surface montre l'importance: (i) de la variation spatiale de la température de surface qui entraîne des effets directionnels de près de 4K sur la température équivalente et (ii) de l'anisotropie de l'émissivité entraînant des variations angulaires de la luminance de près de 10%. Des mesures réalisées sur le site PIRRENE au cours de l'été 2001 valide le principe de l'agrégation directionnelle, ainsi que le modèle développé, dans le cas d'une surface artificielle plane. Enfin, des mesures réalisées sur du gazon permettent d'appliquer le principe d'agrégation sur une surface naturelle et de faire apparaître les limitations du modèle actuel.
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Pradere, Christophe. "Caractérisation thermique et thermomécanique de fibres de carbone et céramique à très haute température." Phd thesis, Bordeaux, ENSAM, 2004. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00001547.
Full textAbstract:
Ce travail, motivé par un besoin industriel, a pour objectif de déterminer les propriétés thermiques et thermomécaniques de fibres micrométriques de carbone et céramique à très haute température (1000-3000 K). Afin de fournir des mesures à de telles échelles et sur une telle gamme de température, notre étude a porté sur: la modélisation des phénomènes, le développement de méthodes d'identification stables, l'optimisation expérimentale et la recherche d'erreurs. En plus de ce travail important de développement de méthodes de mesures, un effort particulier a consisté à réaliser un maximum de caractérisations susceptibles d'apporter une connaissance précise des propriétés thermiques et thermomécaniques (inconnues jusqu'à présent) des fibres de carbone. Dans la première partie, relative à la détermination des propriétés thermomécaniques des fibres, la difficulté peut se résumer à la mise en oeuvre de méthodes susceptibles de détecter avec précision, à très haute température, des variations de l'ordre de quelques nanomètres sur des matériaux dont la dimension caractéristique est d'environ 10 mm. La méthode développée permet de réaliser indifféremment des mesures du coefficient de dilatation transverse et du coefficient de Poisson. Dans la deuxième partie, on détermine d'une part la capacité thermique massique à pression constante à l'aide d'une méthode analytique et d'autre part la diffusivité thermique longitudinale par méthode inverse, ce qui nous permet d'estimer la conductivité thermique. Dans les deux cas, la difficulté liée aux échelles micrométriques et aux très hautes températures se répercute sur l'expérimentation, sur les modélisations et sur le développement de méthodes d'identifications.
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Bourgue, Emmanuelle. "Effets des volatils CO2 et H2O sur les propriétés rhéologiques des magmas." Paris, Institut de physique du globe, 2003. http://www.theses.fr/2003GLOB0006.
Full textAbstract:
Les processus volcanologiques sont gouvernés par de nombreux paramètres physiques et chimiques (pression, température, composition chimique. . . ) qui exercent une grande influence sur les propriétés physiques des liquides silicatés (i. E. Magmatiques). Cependant, l'effet des volatils (gaz dissous) reste très mal connu. Leur présence dans les magmas joue pourtant un rôle primordial sur la fragmentation, le dégazage et le transport de ceux-ci. Les effets du CO2 et de H2O sur les propriétés rhéologiques (densité, viscosité, dilatation thermique) sont étudiés sur un liquide silicaté synthétique simple pour CO2, et sur un liquide basaltique pour H2O, le basalte étant la roche magmatique la plus répandue sur la surface de la Terre. L'ensemble des résultats obtenus permet une meilleure compréhension de l'interaction eau-magma en fonction de la chimie et apporte des résultats nouveaux quant à l'effet du CO2 dissous. Volcanological processes are governed by many physical and chemical parameters such as pressure, temperature and chemical composition, bubble and crystal content. . . These parameters are known for exerting a stong influence on the physical properties of silicate melts (i. E. Magmas). However, the effects of dissolved volatiles is still poorly understood, although their presence play an essential role in fragmentation, degassing and magma transport. The effects of CO2 and H2O, the two most abundant volatiles in magmas, are investigated, on the rheological properties (density and volume, viscosity, and thermal expansion) of a simple synthetic silicate melt for CO2, ans a basaltic melt for H2O, basalt being the most widely spread composition on the surface of the planet. The results allow a much better comprehension of the water/magma interactions depending on chemical composition, and bring new data regarding the effect of dissolved CO2
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Chamroune, Nabil. "Matériaux composites Aluminium/Carbone : architecture spécifique et propriétés thermiques adaptatives." Thesis, Bordeaux, 2018. http://www.theses.fr/2018BORD0140/document.
Full textAbstract:
Les matériaux composites à matrice métallique (CMM) sont actuellement étudiés pour être utilisés dans de nombreux domaines d’application. L’une des applications potentielles concerne leur utilisation en tant que drain thermique pour les modules de puissance. Pour cette application, deux conditions sont requises : une conductivité thermique (CT) élevée pour évacuer la chaleur générée par la puce électronique et un coefficient d’expansion thermique (CTE) proche du substrat céramique (2-8×10-6 /K) utilisé dans le module de puissance.Ainsi des matériaux composites à matrice aluminium (Al : CT de 217 W/m.K et CTE de 24×10-6 /K) et à renfort plaquette de graphite (GF : CT de 1000 W/m.K et CTE de -1×10-6 /K dans le plan de la plaquette) ont été élaborés. Ces matériaux composites ont été fabriqués par Métallurgie des Poudres (MP) conventionnelle mais aussi par un procédé original nommé Flake Powder Metallurgy (FPM). Ce procédé, qui consiste à utiliser une poudre métallique à morphologie plaquette, a permis d’optimiser l’orientation des renforts plaquette dans un plan perpendiculaire à la direction de densification sous l’action d’une pression uniaxiale. De plus, ce procédé a permis d’obtenir une meilleure adhésion entre la matrice et le renfort comparé aux matériaux composites élaborés par MP conventionnelle. Cela a abouti à une amélioration de la CT qui est passée de 400 W/m.K à 450 W/m.K pour un taux de renfort de 50%vol. Néanmoins, concernant la dilatation thermique, des CTE de 21,8×10-6 /K et 21,7×10-6 /K ont été obtenus par MP et FPM respectivement, ce qui est incompatible avec l’application visée.Pour surmonter cette problématique, des matériaux composites à renfort multiple ont été élaborés par frittage en phase liquide. Ainsi des fibres de carbone (FC) ont été rajoutées à l’aluminium et aux plaquettes de graphite. L’ajout de ce second renfort au graphite a permis de diminuer de manière importante le CTE des composites Al/(GF+FC) avec une faible proportion en FC tout en maintenant une haute CT. De plus les matériaux composites Al/(GF+FC) présentent des CTE nettement inférieurs aux composites Al/FC avec un %vol. de FC équivalent. Ainsi des matériaux composites Al/(GF+FC) ont été élaborés par frittage en phase liquide permettant d’obtenir une CT de 400 W/m.K (comparable à la CT du cuivre) et un CTE de 8×10-6 /K (comparable au CTE de l’alumine). De plus la légèreté de l’aluminium confère aux matériaux composites Al/C une faible densité (d=2,4). Par conséquent, les matériaux développés dans cette étude sont prometteur en tant que drain thermique léger, notamment dans le domaine de l’électronique embarquéeMany carbon/metal composites are currently used in several applications. One of them concerns their use as heat sinks in microelectronics. Concerning this application, two conditions are required: a high thermal conductivity (TC) in order to evacuate the heat generated by the electronic chip and a coefficient of thermal expansion (CTE) similar to the used material type of the electronic device (2-8×10-6 /K).Therefore, graphite flakes (GF; TC: 1000 W/m.K and CTE: -1×10-6 /K in the graphite plane) reinforced aluminum matrix (Al; TC: 217 W/m.K and CTE: 25×10-6 /K) composites were fabricated. These composite materials were fabricated by Powder Metallurgy (PM) and Flake Powder Metallurgy (FPM). This process, which consist to use a flattened metallic powder, helped to improve the in-plane orientation (perpendicular to the pressure direction) of GF under uniaxial pressure. Moreover, this process provided a better Al-C interface thanks to a planar contact between the matrix and the reinforcements. This resulted in an improvement of the CT from 400 W/m.K to 450 W/m.K for a reinforcement content of 50 vol.%. Nevertheless, regarding thermal dilation, CTEs of 21.8×10-6 /K and 21.7×10-6 /K were obtained by MP and FPM respectively, which is incompatible with the intended application.To overcome this problem, composite materials with multiple reinforcement were developed by solid-liquid phase sintering. Then, carbon fibers (CF) have been added to aluminum and graphite flakes. The addition of CF to GF reinforcement reduced significantly the CTE of the Al/(GF+CF) composites with a small proportion of CF, while preserving a high TC. In addition, the Al/(GF+FC) composite materials have significantly lower CTEs than the Al/CF composites with a equivalent vol.% of CF. Therefore, Al/(GF+CF) composite materials were developed by solid-liquid phase sintering to obtain a TC of 400 W/m.K (comparable to the TC of copper) and a CTE of 8×10-6 /K (comparable to the CTE of alumina). In addition, the lightweight of aluminum gives composite materials Al/C a low density (d = 2.4 g/cm3). Therefore, the composite materials developed in this study are promising as a lightweight heat sink in microelectronic industries
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Tavman, Ismail H. "Contribution a l'etude de l'anisotropie thermique des polymeres en fonction de leur orientation moleculaire." Paris, ENSAM, 1987. http://www.theses.fr/1987ENAM0014.
Full textAbstract:
Modelisation de la phase de remplissage et de celle de maintien en pression dans un cycle d'injection de matieres thermoplastiques. Etude de l'influence de l'orientation moleculaire sur la diffusivite et la conductivite thermique
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Dupuy, Diane. "Comportement thermomécanique de composites réfractaires oxyde-carbone." Thesis, Limoges, 2015. http://www.theses.fr/2015LIMO0108.
Full textAbstract:
Cette thèse avait pour objectif d’étudier les relations existant entre la microstructure de réfractaires alumine-carbone utilisés en coulée continue dans l’industrie sidérurgique et leurs propriétés thermomécaniques. Le travail réalisé ici s’inscrit dans une logique composite, en déterminant les propriétés thermomécaniques des constituants séparément et en analysant ensuite les propriétés des matériaux multiphasiques. Différents systèmes de matériaux modèles ont été étudiés en s’intéressant à deux échelles : agrégats et matrice. Ces matériaux sont constitués d’une part, d’un squelette de graphite et d’agrégats d’alumine et d’autre part d’une matrice carbonée chargée en petits grains d’alumine. La liaison carbone de ces matériaux résultant de la pyrolyse d’une résine phénolique, les propriétés thermomécaniques des matériaux modèles élaborés ont été analysées à la fois pendant et après le traitement thermique de pyrolyse. L’évolution des propriétés au cours de la pyrolyse des échantillons réticulés a mis en évidence l’apparition d’un léger endommagement en fin de montée en température, et un endommagement plus prononcé lors du refroidissement. Cet endommagement résulte d’un différentiel de dilatation thermique entre les grains d'alumine et la liaison carbone. L'influence de ces effets microstructuraux sur le comportement mécanique des matériaux pyrolysés a été étudiée grâce à des essais de traction, mettant en évidence un comportement non-linéaire assez marqué. Des relations entre la fraction volumique et les propriétés physiques clés des matériaux ont pu être établies. Par ailleurs, les résultats obtenus ont montré qu’un changement de composition relativement peu important peut modifier radicalement les propriétés thermomécaniques de ces matériaux. Cette étude sur des matériaux modèles a permis de dégager des pistes pour une amélioration des compositions industriellesThe present thesis aimed at investigating the relationships existing between the microstructure of alumina-carbon refractories used in steel continuous casting and their thermomechanical properties. The work realized here fall within a composite approach, by determining thermomechanical properties of the single constituents of the materials and analyzing then the properties of the heterogeneous composites. Different systems of double scale model materials, constituted of graphite and alumina aggregates in one hand, and of carbon matrix loaded with fine alumina grains on the other hand were studied here. The carbon bond of these materials resulting from pyrolysis of phenolic resin, the thermomechanical properties of the elaborated model materials were analyzed both during and after the pyrolysis heating treatment. The properties evolutions of the cured samples during the pyrolysis highlighted a slight damage during the end of heating and important damage during cooling, due to a thermal expansion mismatch between the alumina grains and the resin/carbon bond. The influence of the thermal damage has been investigated thanks to tensile tests on the pyrolyzed materials, which exhibit a rather strong non-linear behavior. Relationships between volume fraction and physical key-properties of the materials have been established. Besides, the obtained results highlighted that a small change in composition can drastically change the thermomechanical properties of these materials. This overall study on model materials allowed to develop some ideas in order to improve industrial compositions
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Souhar, Youssef. "Caractérisation thermique de matériaux anisotropes à hautes températures." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2011. http://www.theses.fr/2011INPL029N/document.
Full textAbstract:
Le sujet de l'étude concerne la caractérisation thermique à hautes températures de matériaux anisotropes dont la diffusivité thermique varie selon la direction considérée. Cette mesure de la diffusivité est permise par l'observation des variations transitoires de température d'un matériau soumis à un flux de chaleur de type impulsionnel. L’excitation provient d’un Laser et la mesure de température est réalisée par thermographie infrarouge sur la face opposée à l'excitation thermique. Le champ de température ainsi obtenu permet de déterminer les trois diffusivités du matériau selon ses directions d'anisotropie. En effet, grâce à des transformations intégrales du champ de température, il est possible d'obtenir un modèle théorique décrivant les variations de température au sein du matériau. Les estimations des diffusivités s'obtiennent alors par la minimisation de la somme des écarts quadratiques entre les modèles théoriques et leurs équivalents expérimentaux. Il s'agit de problèmes d'optimisation non linéaire et les estimations sont réalisées dans le domaine des fréquences spatiales et dans le temps grâce à une inversion numérique de Laplace. Basée sur des dispositifs optiques, cette méthode est non intrusive et grâce aux modèles analytiques les mesures sont rapides et précises même à haute température. La méthode ainsi que le nouveau banc expérimental mis en place rendent possible la mesure des trois diffusivités en une unique expérience pour des excitations de forme quelconque en espace et non nécessairement Dirac en tempsThe study concerns the thermal characterization at high temperatures of anisotropic materials whose thermal diffusivity varies according to the direction considered. This measurement of diffusivity is allowed by the observation of the transient variations of temperature of a material subjected to a heat pulse source. The excitation is performed by a Laser and the temperature measurement is carried out by infrared thermography on the opposite face of the thermal excitation. The temperature field thus obtained makes it possible to determine the three diffusivities of the material according to its directions of anisotropy. Indeed, thanks to integral transforms of the temperature field, it is possible to obtain a theoretical model describing the temperature variations within the material. The estimates of diffusivities are then obtained by the minimization of the sum of squared residuals between the theoretical models and their experimental equivalents. These are problems of nonlinear optimization and the estimations are carried out in the spatial frequency domain and in time thanks to a numerical inversion of Laplace. Based on optical devices this method is non-intrusive and thanks to the use of analytical models the estimations are fast and accurate even at high temperatures. The method and the new experimental facility make it possible to estimate the three thermal diffusivities in a single experiment and this for excitations of any shape in space and not necessarily Dirac’s delta function in time