Dissertations / Theses on the topic 'Construction en chanvre – Durée de vie (ingénierie)'

L'objectif de la thèse est d'étudier la propagation d'une fissure en fatigue après l'application d'un cycle de surcharge suivi par un cycle de souscharge dans le but d'estimer la durée de vie pour les structures fissurées soumises à un chargement cyclique variable. La thèse se décompose en trois volets : une partie expérimentale, une partie numérique et une partie modélisation. La partie expérimentale a été menée sur un acier 12NC6 traité thermiquement pour faire varier sa limite d'élasticité afin d'étudier l'interaction des zones plastifiées en fond de fissure. Différentes configurations de chargement ont été effectuées dans le but d'isoler l'effet de la souscharge sur les différents paramètres du retard engendré par le cycle de surcharge: ad, Nd, (da/dN)min, et amin· Ces mesures ont montré que la souscharge réduit notablement l'effet de la surcharge et le gain en termes de durée de vie. Cet effet est directement lié à l'amplitude de la souscharge. La modélisation par éléments finis permet de calculer l'évolution des zones plastifiées, le profil des contraintes résiduelles ơyy, et de la fermeture de la fissure pendant la propagation, avant et après application du cycle surcharge-souscharge. Elle permet de corroborer les hypothèses faites sur les mécanismes de retard, et notamment celles proposées sur les contraintes résiduelles en fond de fissure. La modélisation proposée est basée sur la connaissance des zones plastifiées. Elle permet de décrire la vitesse de propagation de la fissure et d'estimer la durée de vie après un cycle de surcharge ou après un cycle de surcharge - souscharge. Le modèle proposé en en bon accord avec les résultats expérimentaux.

Les alliages d’aluminium anodisés sont largement utilisés dans la construction aéronautique en raison de leurs bonnes propriétés mécaniques, leur résistance à la corrosion et leur faible densité. Cependant, le processus d’anodisation conduit souvent à une réduction de la résistance en fatigue. De plus, les pièces sont généralement soumises à des sollicitations multiaxiales en service et il apparaît donc nécessaire d’étudier, non seulement l’effet de l’anodisation, mais également de le corréler à la nature du chargement.L’objectif de la thèse est donc d’identifier et de caractériser les différents mécanismes impliqués dans l’effet de l’anodisation de l’alliage 2618-T851 sur sa tenue en fatigue et de déterminer l’impact de la nature du chargement. Dans un premier temps, des essais de fatigue uniaxiale en traction et torsion ont été effectués sur des éprouvettes à l’état brut présentant différentes rugosités de surface et sous différents rapports de contrainte. Il a été constaté que la rugosité de surface n’avait aucun effet quelle que soit la nature du chargement. En revanche, une contrainte moyenne normale ou de cisaillement non nulle réduit la durée de vie en fatigue. Les essais effectués sur les éprouvettes décapées, anodisées, imprégnées et finalement colmatées ont montré qu’en traction, l’abattement de la durée de vie est dû principalement à l’étape d’oxydation anodique. Par contre, en torsion, la tenue en fatigue de l’alliage n’est pas sensible au processus d’anodisation.Ensuite, le matériau a été étudié en fatigue multiaxiale, en traction-torsion sous différents rapports de contrainte et différents angles de déphasage à l’état usiné et anodisé. Nous avons constaté que l’anodisation a un effet néfaste comme dans le cas de la traction pure et que le matériau n’est pas sensible au déphasage quel que soit le rapport d’amplitude de contrainte. L’alliage a été étudié sous chargements multiaxiaux intégrant la pression interne pour analyser le comportement en fatigue de l’alliage sous ce type de chargement. L’analyse des faciès de rupture a montré qu’en général, nous retrouvons un amorçage de fissures à partir de particules intermétalliques Al9FeNi avec la présence d’un site unique pour l’alliage à l’état brut d’usinage et un amorçage à partir de la couche d’oxyde avec la présence de multi-sites dans le cas des éprouvettes anodisées.Concernant les prévisions de la durée de vie, nous avons utilisé différentes approches de type plan critique (Morel, Fatemi-Socie, Findley, Kluger et Macha) pour prédire les durées de vie sous différentes combinaisons de chargement. Finalement, un modèle inspiré du modèle de Kluger a été proposé<br>Anodized aluminum alloys are widely used in aircraft construction because of their mechanical properties, corrosion resistance and low density. However, the anodizing process often leads to a reduction in fatigue strength. In addition, the parts are generally subjected to multiaxial fatigue loadings in service. Therefore, it is necessary to study, not only the effect of the anodization, but also to correlate it to the nature of the loading.The objective of the thesis is to identify and characterize the different mechanisms involved in the anodizing effect of the alloy 2618-T851 on the fatigue strength and to determine the impact of the nature of the loading. On the one hand, uniaxial tensile and torsional fatigue tests have been carried out on specimens in the bare state with different surface roughness levels and under different stress ratios. It was found that the surface roughness had no effect whatever the nature of the loading. On the other hand, a non-zero normal mean stress or mean shear stress reduces fatigue life.The tests carried out on pickled, anodized, impregnated and finally sealed specimens showed that, in tension, the reduction in fatigue life is mainly due to the anodic oxidation step. On the other hand, in torsion, the fatigue strength of the alloy is not sensitive to the anodizing process. Then, the material was studied in multiaxial fatigue, tensile-torsion under different stress ratios and different phase angles in the machined and anodized state. We have found that anodizing has a detrimental effect as in the case of pure tension and that the material is not sensitive to phase angle whatever the stress amplitude ratio. The alloy has been studied under multiaxial loadings integrating the internal pressure to analyze the fatigue behavior of the alloy under this type of loading. Surface fracture analysis has shown that, in general, cracks initiated from Al9FeNi intermetallic particles with the presence of a single site for the alloy in the bare state and from the oxide layer with the presence of multi-sites in the case of anodized specimens. For life-time predictions, we have used different critical-plane approaches (Morel, Fatemi-Socie, Findley, Kluger and Macha) to predict fatigue life under different loading combinations. Finally, a model inspired by the Kluger model has been proposed

La construction de bâtiments en pisé est une technique ancienne qui connaît un nouvel essor aujourd'hui dans le monde grâce à la performance énergétique de ce matériau dans tout le cycle de vie d'un bâtiment: phases de construction, d'occupation et de démolition. Ce point fort permet de considérer le pisé comme un matériau prometteur du secteur du bâtiment dans le contexte du développement durable. Pourtant, il subsiste des problèmes de quantification de la durabilité, des performances mécaniques et thermiques qui empêchent la population d’utiliser ce matériau. Cette thèse est consacrée à l’étude de ces problèmes, notamment les deux premiers. L’étude de la durabilité du pisé a été réalisée sur les murets en pisé exposés pendant 20 ans dans les conditions naturelles sur site. Une méthode de mesure de l'érosion des murs en pisé est mise au point à partir de la méthode de stéréophotogrammétrie. Des résultats obtenus ont montré une durée de vie de plus de 60 ans pour des murs en pisé non-stabilisé. L’étude des caractéristiques mécaniques en compression du matériau pisé a été réalisée sur trois échelles différentes. La première est l'échelle des murs sur site. Des mesures dynamiques ont été réalisées sur site pour déterminer des fréquences propres des murs. Le module d'élasticité est déterminé à partir des fréquences propres mesurées en utilisant une modélisation par éléments finis. La deuxième est l'échelle des échantillons représentatifs du matériau pisé (des dimensions proches des murs sur site) fabriqués et testés en laboratoire. Finalement, en ce qui concerne la dernière échelle (microscopique), des essais sont réalisés sur des blocs de terre comprimée (BTC) équivalents<br>Rammed earth construction is an ancient technique which is attracting renewed interest throughout the world today, thanks to the energy performance of this material throughout the lifecycle of a building: construction, occupation and demolition phases. Although rammed earth is currently regarded as a promising material in the construction sector in the context of sustainable development, it is still difficult to quantify its durability, as well as its mechanical and thermal performances, which discourages people from using it. This thesis is devoted to the study of these problems, especially the two first ones. The study of the durability of rammed earth was carried out on rammed earth walls exposed for 20 years to natural weathering, in a wet continental climate. A method to measure the rammed earth walls erosion by stereo-photogrammetry has been developed. The result shows a lifetime longer than 60 years in the case of the unstabilised rammed earth wall. This shows a potential for the use of unstabilised rammed earth in the similar climatic conditions with this study. The method of stereo-photogrammetry used to measure the erosion of rammed earth walls on site may also help to calibrate and develop more pertinent laboratory test to assess the durability of rammed earth wall. The study of the mechanical characteristics of rammed earth in compression was carried out on three different scales. The first is the scale of in-situ walls. Dynamic measurements were carried out on site to determine the Eigen frequencies of the walls. The elastic modulus was determined from the frequencies measured by using a finite element model. The second is the scale of a representative volume element (RVE). Rammed earth RVE samples with dimensions similar to those of the walls on site were manufactured and tested in the laboratory. Finally, at the last scale, called the micro-mechanical scale, tests were performed on equivalent compressed earth blocks (CEBs), which can replace the rammed earth RVE samples to facilitate laboratory tests. An exploratory study of seismic characteristics of rammed earth houses has also been established. The comparison of Eigen periods of rammed earth houses obtained from in-situ measurements and those of empirical formula proposed by seismic standards has been done. The strengthening techniques to improve the seismic capacity of rammed earth houses were also discussed

Les composites à renfort d’origine végétale constituent une alternative écologique aux matériaux composites traditionnels tels que les composites à fibres de verre. Cependant, les renforts d’origine végétale sont fortement hydrophiles par rapport à la matrice polymère. Il est donc nécessaire d’étudier l’influence de l’eau sur le comportement mécanique de ces éco-matériaux.Dans ce travail, trois conditionnements ont été mis en place. Le conditionnement Ambiant correspond à l’étude du composite en environnement ambiant : stockage et essais à l’ambiante. Le conditionnement Eau permet d’étudier les échantillons dans des conditions extrêmes d’humidité : les éprouvettes sont saturées en eau puis testées dans une enceinte saturée en humidité. Le conditionnement Séché a pour objectif d’étudier le rôle de la désorption sur les propriétés mécaniques du composite. Des éprouvettes de composite tissé chanvre/époxy de deux orientations, [(0/90)]7 et [(±45)]7, ont été testées en traction et en fatigue suivant les trois conditionnements. Des analyses in situ par émission acoustique et post-mortem par MEB et microtomographie ont été réalisées.Les essais de fatigue ont permis d’établir les courbes de Wöhler pour les deux orientations et les trois conditionnements. Un modèle phénoménologique a été utilisé pour modéliser la durée de vie du composite dans toutes les configurations. Les comparaisons montrent que le conditionnement Eau a une sensibilité à la fatigue plus faible que les conditionnements Ambiant et Séché. La classification des évènements acoustiques a permis d’identifier trois classes correspondant chacune à un type d’endommagement (endommagement matriciel, endommagement interfacial et rupture de fibres). Pour les deux orientations, les résultats ont montré que la proportion en nombre et la cinétique d’apparition de chaque type d’endommagement dépendent du niveau de contrainte maximale appliquée et du type de conditionnement, les endommagements matriciels et interfaciaux étant toujours largement majoritaires. L’analyse microtomographique a montré que les endommagements sont différents selon l’orientation. Cependant, pour chaque orientation, on retrouve le même type d’endommagement pour les trois conditionnements, à différents stades de développement : plus avancé pour le conditionnement Eau, intermédiaire pour le Séché et le moins développé pour l’Ambiant.Pour analyser l’adhésion à l’interface fil/matrice, des tests de fragmentation ont été réalisés sur des éprouvettes monofilamentaires chanvre/époxy. Un moule spécifique a été conçu et développé pour réaliser ces éprouvettes par coulée. Un suivi par émission acoustique couplé à des observations en lumière polarisée a permis de mieux comprendre le phénomène de fragmentation dans ce type d’éprouvettes. Les valeurs de la contrainte maximale de cisaillement à l’interface fil/matrice (IFSS) ont été calculées et les longueurs de décohésion interfaciale ont été mesurées. Les résultats montrent que l’interface fil/matrice est affaiblie après séchage, avec une diminution de l’IFSS de 33%. Pour améliorer l’adhésion à l’interface, un traitement au peroxyde d’hydrogène et un traitement par plasma froid ont été appliqués au renfort de chanvre. Les tests de fragmentation montrent que l’IFSS est presque deux fois plus élevée avec le traitement au peroxyde et trois fois plus avec le plasma, par rapport aux éprouvettes non traitées. Un changement d’échelle a ensuite été effectué en appliquant le traitement au peroxyde d’hydrogène sur le tissu de chanvre. Le comportement en traction et en fatigue des composites chanvre/époxy élaborés avec ce tissu traité a été étudié. Les résultats obtenus à cette échelle ne sont pas satisfaisants. Le traitement par plasma reste donc la voie la plus prometteuse, mais appliquer cette technique à l’échelle d’un tissu est complexe et nécessite de mettre au point un nouveau réacteur<br>Plant fibre composites are an environmentally friendly alternative to traditional composite materials such as fibreglass composites. However, plant fibres are highly hydrophilic in comparison with the polymer matrix. It is therefore necessary to study the influence of moisture on the mechanical behaviour of these eco-materials.In this work, three conditionings were applied. “Ambient” samples were stored and tested in ambient environment. “Wet” samples were immersed in water until saturation and tested in a climatic chamber at RH97. The objective of the “Wet/Dry” conditioning was to study the role of desorption on the mechanical properties of the composite. Woven hemp/epoxy composite samples with two orientations, [(0/90)]7 and [(± 45)]7, were tested in tension and fatigue according to the three conditionings. In situ analyses by acoustic emission and post-mortem analyses by SEM and micro-CT were carried out.Fatigue tests allowed to determine the Wöhler curves for the two orientations and the three conditionings. A phenomenological model was used to simulate the fatigue life of the composite in all configurations. The comparisons showed that the Wet samples exhibit a lower tensile strength than the Ambient specimens and a lower fatigue sensitivity, while the behaviour of the Wet/dry samples is similar to the Wet conditioning one concerning the tensile strength and similar to the Ambient one concerning the fatigue sensitivity. The classification of acoustic events allowed the identification of three clusters, each cluster corresponding to a type of damage (matrix damage, interfacial damage and fibre breakage). For the two orientations, the results showed that the proportion in number and the kinetics of development of each type of damage depend on the level of the maximum applied stress and on the conditioning. Matrix and interfacial damages are largely the most numerous acoustic events for all the configurations. Micro-CT analysis showed that the damage is different depending on the orientation. However, for each orientation, the same type of damage is observed for the three conditionings, at different stages of development: more advanced for the Wet conditioning, intermediate for the Wet/Dry one and the least developed for the Ambient one.The analysis of the yarn/matrix interface adhesion was performed through fragmentation tests realised on monofilament hemp/epoxy specimens. A specific mould was designed and developed to produce these specimens by casting. Acoustic emission monitoring and observations in polarized light allowed a better understanding of the fragmentation phenomenon in this type of material. The Interfacial Shear Strength (IFSS) values were calculated and the interfacial debonding lengths were measured. The results show that the yarn/matrix interface is weakened after drying, with a decrease in IFSS of 33%. To improve adhesion at the interface, treatments with hydrogen peroxide and non-thermal plasma were applied to the hemp yarns. Fragmentation tests showed that IFSS is almost twice as high with the peroxide treatment and three times higher with plasma, compared to untreated specimens. An upscale was made by applying the hydrogen peroxide treatment to the hemp fabric. The tensile and fatigue behaviour of hemp/epoxy composites produced with this treated fabric was studied. The results obtained at this scale are disappointing. Therefore, the non-thermal plasma treatment remains the most promising solution, but applying this technique at the fabric scale is complex and requires the development of a new reactor

Ce travail est consacré à l'étude de l'endommagement en fretting fatigue d'un alliage d'aluminium 5086H24 dans un assemblage boulonné. Des essais de fatigue et des essais de fretting - fatigue sont réalisés sur des éprouvettes avec un trou central suivi ou non d'une expansion et sur des assemblages boulonnés en « Alu - Acier ». Une analyse micrographique sur les surfaces de contact et sur les facies de rupture a été réalisée afin d'identifier l'endommagement de contact et les sites d'amorçage. Un calcul aux éléments finis, prenant en compte le contact, a été développé en vue de déterminer les champs de contraintes, de déformations et de déplacements. En l'absence du contact, l'amorçage et la propagation d'une fissure de fatigue sont bien connus, par contre lors du fretting fatigue, nous sommes en présence d'une compétition du fretting et de la fatigue et/ou de la combinaison des deux. Pour notre configuration, avec les investigations expérimentale, micrographique, et de calcul, nous avons identifié les différents sites d'amorçage et leur localisation qui sont directement liés à l'effort normal (pression de contact). Ces sites d'amorçage passent du bord du trou à la frontière de contact avec une orientation qui dépend fortement de l'effort normal. Dans cette étude, nous avons montré que l'expansion du trou n'a pas une influence significative sur la durée de vie et que l'amélioration de celle-ci dépend de la pression de contact. Une Carte de Réponse du Matériau CRM (par analogie au phénomène d'usure et/ou fretting) a été établit pour représenter les conditions de l'amorçage de fissures.

En France, les besoins annuels en matériaux granulaires pour le secteur du BTP sont proches de 400 millions de tonnes dont 96% sont d'origine naturelle. Il est donc inéluctablement nécessaire de trouver des solutions alternatives dites éco-responsables notamment par la valorisation de sous-produits industriels (SPI) tels que les sédiments de dragage. Les sédiments de dragage marins sont désignés comme matière première secondaire dans le cadre de cette étude. Cependant, ces derniers peuvent présenter des niveaux de pollution variables, avec présence de matières organiques (5% à 30%), une teneur en eau relativement élevée (50% à 200%) et une granulométrie assez fine (≤ 300 µm). Ce qui requiert, de mettre en place, en vue d'une utilisation efficiente, des procédés de traitement qui permettront in fine d'améliorer certaines propriétés physico-chimiques du matériau. L'objectif de nos travaux porte sur le traitement physique et thermique des sédiments de dragage puis leur valorisation dans les matrices cimentaires. Nous menons d’abord une étude bibliographique autour de la problématique posée. Au plan expérimental divers études sont conduits : caractérisation physico-chimique, les effets du traitement sur les propriétés des sédiments, l'impact probable de la présence des sédiments dans les matrices cimentaires. Les matériaux cimentaires formulés seront par la suite analysés et caractérisés à quatre échelles: physico-chimique, mécanique, durabilité et environnementale. Une analyse des résultats mécaniques permet de suivre l'activité des sédiments et d'implémenter des lois de formulation adaptées<br>In France, construction sector annual needings for granular materials are close to 400 million tonnes, of which 96% are natural origin. Therefore it becames highly necessary to find alternatives solutions, in particular by valorisation of industrial by-products (IBP) such as dredging sediments. Marine sediments are designated as a secondary raw material in this study. However, the latter may present some levels of pollution, with the presence of organic matter (5% to 30%), relatively high water content (50% to 200%) and a fairly fine granulometry (≤ 300 µm). Currently, research target to use them as a supplementary mineral addition in concrete after efficient methods of treatment that improve some physico-chemical properties. The aim of this this study is to establish a profitable methodology for the use of sediments in cementitious matrix. We first lead a bibliographical review on this subject. At the experimental level, a physico-chemical characterization was carried out, determining the major parameters to be considered, the effects of the treatment on material properties, the likely impact of the presence of sediments in the cementitious matrix, and an experimental methodology to quantify these various effects. The cementitious materials formulated will be analysed and characterized at four scales: physico-chemical, mechanical, durability and the environmental impact. An analysis of the mechanical results makes possible to assess the activity of this material and to implement adapted formulation laws

La prédiction des durées de vie des pièces de structures aéronautiques a toujours été une problématique à la fois complexe et capitale dans ce domaine de l’industrie. Néanmoins, la majorité des tests existant à l’heure actuelle cherche à évaluer la capacité des matériaux à résister aux sollicitations mécaniques notamment en fatigue. Les problématiques liées à l’endommagement causé par l’environnement comme la corrosion sont encore mal comprises. En effet, bien que certains tests permettent de détecter et de caractériser cet endommagement, aucun outil fiable de prédiction des vitesses de propagation des défauts de corrosion intergranulaire n’existe. Ainsi, actuellement, un défaut de corrosion détecté induit systématiquement un changement de la pièce. Les travaux de cette thèse s’inscrivent dans cette problématique ; ils ont pour but de comprendre les phénomènes de corrosion intergranulaire sur l’alliage d’aluminium 2024, le plus utilisé dans le secteur aéronautique, et d’étudier les cinétiques de propagation des défauts de corrosion. L’étude s’appuie sur une approche multi-échelle des processus de corrosion, des états microstructuraux et de l’influence de l’hydrogène. Ce projet s’inscrit également dans une dynamique de collaboration avec Airbus Group et l’Université de Bourgogne dans le cadre du projet ANR M-SCOT (Multi-Scale Corrosion Testing ANR-14-CE07-0027-01).

Les enjeux économiques liés à la hausse des coûts des ressources fossiles, leur raréfaction, et les impacts environnementaux inhérents à leur fabrication et à leur utilisation, conduisent les acteurs de la construction à s’orienter vers des matériaux biosourcés. Les ressources issues de la biomasse sont alors au premier plan, celles agricoles notamment, dont les fibres provenant des tiges des plantes. Parmi ces fibres, le lin se démarque en raison de ses propriétés mécaniques élevées et sa faible densité, et sa disponibilité en Normandie. L’objectif de cette étude est de développer un matériau composite innovant par l’association des fibres de lin à une matrice cimentaire, qui sera utilisé dans des procédés de construction préfabriquée. Après la caractérisation fine des constituants de départ, nous avons d’abord décrit en détail l’élaboration des mortiers et bétons biofibrés avec un focus sur la méthodologie de formulation. Puis nous avons analysé l’influence de l’incorporation des fibres de lin sur les propriétés rhéologiques (air occlus, consistance, ouvrabilité et fluidité) et physico-chimiques (pH, ATG). Les propriétés physiques (porosité, module d’élasticité) et mécaniques (contraintes à la rupture, indice de ténacité) ont été mesurées par des essais de flexion et de compression à l’état durci. Ces résultats montrent nettement que la présence des fibres de lin réduit de façon importante les propriétés technologiques des pâtes cimentaires, du fait la sensibilité des fibres au milieu très alcalin et de leur caractère fortement hydrophile. Bien que les traitements de surface des fibres expérimentés (plasma atmosphérique, enrobage coulis de ciment et laitier de hauts fourneaux ou à l’huile de lin) aient permis d’améliorer certaines propriétés des mortiers, ils n’ont pas permis de réduire dans le temps la dégradation des fibres au sein de la matrice cimentaire (hydrolyse alcaline des fibres et leur minéralisation sous l’action de l’hydroxyde de calcium). Il apparaît donc nécessaire de recourir à des liants alternatifs pour tenter d’améliorer la durabilité de ces biocomposites à fibres végétales. Ainsi, de nouvelles formulations de mortiers et bétons sont proposées, dans lesquelles le ciment Portland est remplacé partiellement par le métakaolin / le laitier de hauts fourneaux ou totalement par un ciment sulfo-alumineux, sans préjudices pour le comportement rhéologique. L’étude des nouveaux composites formulés avec le métakaolin ou le ciment sulfo-alumineux indique des niveaux de résistance mécanique et de ténacité élevés. Leurs résistances au gel supérieures au béton classique ou celui incorporant des fibres de verre tient à la forte teneur en air (les fibres jouent un rôle d’agent entraîneur d’air)<br>The economic issues linked to the rising costs of fossil resources, their scarcity, and the environmental impacts inherent in their manufacture and use, are leading the construction industry to move towards bio-based materials. The resources from biomass are then in the foreground, especially agricultural ones, including fibres from plants stems. Among these fibres, flax stands out because of its high mechanical properties and low density, and its availability in Normandy. The objective of this study is to develop an innovative composite material by combining flax fibres with a cement matrix, which will be used in prefabricated construction processes. After the fine characterization of the initial constituents, we first described in detail the development of plant fibre-reinforced mortars and concretes with a focus on the formulation methodology. Then we analysed the influence of the incorporation of flax fibres on the rheological properties (entrapped air, consistency, workability) and physico-chemical properties (pH, ATG). The physical properties (porosity, modulus of elasticity) and mechanical properties (compressive and tensile strength, toughness index) were measured by bending and compressive tests in the hardened state. These results clearly show that the presence of flax fibres significantly reduces the technological properties of cementitious pastes, because of the sensitivity of the fibres to the highly alkaline medium and their highly hydrophilic nature. The surface treatments of the experimental fibres (by using atmospheric plasma, cement grout coating, blast furnace slag or linseed oil) have effectively improved some properties of mortars, the degradation of the fibres within the cement matrix remain active over the long term (alkaline hydrolysis of the fibres and their mineralization under the action of calcium hydroxide). It therefore appears necessary to use alternative binders in an attempt to improve the durability of these plant fibre biocomposites. Thus, new formulations of mortars and concretes are proposed, in which the Portland cement is partially replaced by metakaolin / blast furnace slag or totally by sulfoaluminate cement, without prejudice to the rheological behaviour. The study of the new composites formulated with metakaolin or sulfoaluminate cement indicates high levels of mechanical strength and toughness. Their resistance to frost superior to conventional concrete or concrete incorporating glass fibres is due to the high air content (the fibres act as an air-entraining admixture)

La corrosion des armatures en acier est la plus grande cause de défaillance des ouvrages en béton armé. Ce phénomène électrochimique est déclenché par la présence d’ions chlorure en quantité suffisante au niveau de l’armature ou la carbonatation du béton d’enrobage (action du CO2). L’objectif de cette thèse est de développer des modèles utilisables par l’ingénieur dans une démarche d’approche performantielle pour la prédiction de la durée d’utilisation des ouvrages en béton armé soumis à l’attaque par les ions chlorure ou la carbonatation, suite à l’amorçage et au développement de la corrosion en leur sein. Il s’agit du développement de trois modèles : un modèle de transfert des ions chlorure, un modèle de carbonatation et un modèle de corrosion qui permettent d’estimer la durée d’initiation et la durée de propagation de corrosion. Ces modèles prennent en considération les facteurs liés au matériau (i.e. indicateurs de durabilité), à la mise en œuvre, à l’environnement et à la géométrie. La démarche adoptée pour le développement de ces modèles repose sur l’exploitation de plusieurs bases de données, sur des ouvrages vieillissants et des corps d’épreuve de bétons, issues de la littérature (BHP-2000, Perfdub, etc.). Ces exploitations ont permis d’améliorer la capacité prédictive de modèles existants (transfert des ions chlorure) et de développer de nouveaux modèles (carbonatation et corrosion)<br>Steel reinforcement corrosion is the major cause of failure in reinforced concrete structures. This electrochemical process is induced by presence in sufficient quantity of chloride ions at the reinforcement or by concrete carbonation (CO2 action). This thesis aims to develop engineering performance-based models for the service life prediction of reinforced concrete structures subjected to chloride-induced or carbonation-induced corrosion initiation and propagation. It consists in developing three models : a chloride ions ingress model, a carbonation model and a corrosion model that allows to estimate the corrosion initiation time and propagation time. These models consider factors related to the material (i.e. durability indicators), processing, environment and geometry. The approach used to develop these models is based on using several literature databases of ageing structures and concrete testing specimens (BHP-2000, Perfdub, etc.). The use of these data allowed to improve the predictive capacity of existing models (chloride ingress model) and to develop new models (carbonation and corrosion models)

Ces travaux de thèse portent sur un composite à matrice polyamide 6,6 (PA66) renforcé d’un tissu de fibres de verre (Sergé 2/2). Dans le but d’une intégration dans des pièces automobiles, on s’intéresse au comportement de ce matériau sous sollicitation cyclique. L’objectif est de mettre au point un critère de fatigue permettant de prédire la durée de vie du composite étudié. Le PA66 étant sensible à l’humidité, il est nécessaire de prendre en compte ce paramètre dans notre étude. Pour cela, le matériau est conditionné selon trois états : un état sec (RH0), un état ambiant (RH50) et un état saturé en eau(RH100). Trois séquences d’empilement sont également considérées afin de tenir compte de l’orientation des fibres dans le matériau : [(0/903], [(90/0)3] et [(±45)3]. Dans un premier temps, l’influence du conditionnement sur les propriétés microstructurales et mécaniques en traction monotone est étudiée.Le rôle plastifiant de l’eau sur le PA66 a été mis en évidence. L’instrumentation des essais de traction monotone avec un système d’émission acoustique associée à l’observation post-mortem par MEB des éprouvettes permet de proposer un scénario d’endommagement en traction quasi-statique pour chaque configuration étudiée. Dans un deuxième temps, une campagne d’essais en fatigue traction-traction est menée sur les neuf configurations de l’étude. Ces essais ont permis la mise en place et l’évaluation de deux critères de fatigue phénoménologiques : les diagrammes de durées de vie constantes et le critère de fatigue à deux paramètres basé sur les courbes S-N. Ce dernier a été enrichi afin de pouvoir prédire la durée de vie du matériau pour différents conditionnements. De manière générale, le modèle montre une bonne capacité à prédire la durée de vie du matériau pour des conditions d’essais variées. Afin de cerner la capacité du modèle à être utilisé en bureau d’études, celui-ci a été appliqué dans le cas d’essais de fatigue menés sur une mini-structure sollicitée en flexion 3 points<br>This study is focused on a woven glass-fibre-reinforced composite (2/2 twill) with a polyamide 6,6 matrix. From the perspective of its future integration in automotive parts, the fatigue behavior of this material is investigated. The aim is to develop a fatigue model able to predict the fatigue life of the composite studied. The PA66 behaviour is highly influenced by the moisture content, thus, it is necessary to take this parameter into account. Hence, three conditionings are studied: RH0, RH50 andRH100 which correspond respectively to the dry-as-moulded, the ambient and the water-saturated state.Three different stacking sequences are used in order to study the influence of fibre orientation: [(0/90)3],[(90/0)3] and [(±45)3]. First, the influence of moisture on microstructural and mechanical properties formonotonic tensile tests is studied. The plasticizing effect of water on PA66 has been highlighted. A damage scenario has been determined for every configuration studied by using acoustic emission technique during monotonic tensile tests and post-mortem SEM observations. Then, tension-tension fatigue tests are performed for all sample configurations. The results have been used to set up two phenomenological fatigue life models: the constant life diagrams and the two-parameter model based onS-N curves. The latter has been enhanced by including the relative humidity in order to be able to predict the fatigue life of the material for any conditioning. In general, this model estimates quite well the fatigue life of the material for different testing conditions. Finally, the two-parameter model has been used for fatigue life prediction of both open-hole samples and a mini-structure in order to evaluate its capability to be used in an industrial context

Utilisées dans les domaines nucléaire et chimique, les motopompes à rotor noyé sont l'un des moyens les plus sûrs pour pomper des fluides dangereux (radioactifs ou toxiques), couteux et volatils. La motopompe à rotor noyé est une unité compacte intégrant une partie hydraulique et un moteur à induction avec un arbre commun. La particularité du moteur est que deux chemises amagnétiques sont insérées dans l'entrefer pour étanchéifier le rotor des enroulements statoriques. Le fluide pompé passe à travers l’entrefer pour refroidir le moteur et lubrifier les paliers. Les nouvelles normes européennes sur le rendement (normes IEC), l’augmentation de la durée de vie des centrales nucléaires, ainsi que l’augmentation de la sécurité des installations après la catastrophe de Fukushima font que la nouvelle génération des motopompes à rotor noyé doit avoir un meilleur rendement et une meilleure durée de vie tout en remplissant les fonctions de sureté. Le but de cette thèse est de développer un modèle multiphysique combinant les parties électrique et thermique du moteur afin de déterminer le rendement et la durée de vie des moteurs à rotor noyé. L’efficacité du modèle multi-physique et son respect des tendances d’évolution ont été mis en évidence grâce à la comparaison avec les résultats d’essais expérimentaux. Une large campagne d’essais a été effectuée sur différents moteurs prototypes instrumentées. Une analyse de l’influence des paramètres caractérisant les performances électrique et thermique du moteur à rotor noyé a été réalisée et des indications sur la reconception des motopompes à rotor noyé ont été formulées afin d’avoir un meilleur rendement et grande durée de vie<br>Canned motor pumps are one of the safest ways to pump dangerous (radioactive, toxic), expensive and volatile fluids in nuclear and chemical fields. The canned motor pump is a compact unit integrating a hydraulic part and an induction motor with a common shaft. The special feature of the motor is that two non-magnetic cylindrical tube called “the can” are inserted into the air gap to seal the rotor from the stator windings. The pumped fluid passes through the air gap to cool the motor and lubricates the bearings. The new European standards on the motor efficiency (IEC standards), the increase in the service life of nuclear power plants in France, as well as the increased safety of the nuclear power plant installations after the Fukushima catastrophe are the reasons why canned motor pumps have to be designed with better efficiency and service life while fulfilling safety functions. The purpose of this PhD thesis is to develop a multiphysical model combining the electrical and thermal parts of canned motor to determine the efficiency and service life of canned motor. The reliability of the established multi-physical model has been validated by a comparison with the experimental test results carried out on different instrumented prototype motors. An analysis of the influence of parameters that determine the electrical and thermal performances of the canned motor was carried out and indications on the redesign of canned motor pumps were formulated to have motors with better efficiency and longer service life

En France, Le secteur du bâtiment représente 40% de la consommation énergétique et 25% des émissions de CO₂. Afin de réduire ces impacts, une nouvelle Réglementation Thermique 2012, est rentrée en application. Dans ce contexte, l’Ecole Centrale de Lille et l’entreprise Norpac ont choisi d’engager une thèse CIFRE dans le but de développer un nouveau système d’isolation thermique par l’extérieur pour le bâtiment. Le choix s’est porté sur l’utilisation de matériaux textiles pour composer ce système appelé « Isolpac », en partenariat avec les entreprises Dickson, PEG, et l’association CLUBTEX. Les travaux de recherche ont d’abord été consacrés à la caractérisation hygrothermique, mécanique et chimique des différents matériaux qui composent le nouveau panneau d’isolation afin de définir leur propriétés intrinsèques, de les comparer avec des matériaux classiques, et de pouvoir valider leur choix pour le nouveau système. Deux méthodes d’essais de vieillissement accéléré ont été appliquées aux toiles.Ensuite, un intérêt particulier a été porté sur l’équilibre hygrothermique du panneau, à travers une simulation dynamique sur le logiciel Wufi® réalisée suite à la caractérisation préalable. En outre, la réaction au feu des panneaux et des perspectives d’essais pour garantir les performances mécaniques ont été étudiées.Enfin, la recherche de techniques de fixation et d’assemblage des panneaux est présentée. Des essais de pose in situ à l’échelle 1 ont été réalisés. Les perspectives d’essais liés à la résistance mécanique et au feu du système sont présentées. Un projet de façade démonstratrice est décrit afin d’être le support d’une demande d’avis technique expérimental du CSTB<br>In France, the building industry represents 40% of the total energy consumption and 25% of the total carbon dioxide emissions. In the objective of decreasing those impacts, a new thermal regulation called “Réglementation Thermique 2012” (RT2012), has been applied. In that context, the Ecole Centrale de Lille and the company Norpac, have chosen to engage a CIFRE thesis in order to develop a new external thermal insulation system for buildings. It was chosen to use textile materials to compose that system called “Isolpac”, in partnership with Dickson, PEG and the CLUBTEX association. At first, the research work was devoted to the hygrothermal, mechanical and chemical characterisation of the different materials composing the new insulation panel, to define the intrinsic properties of different materials, to compare them with conventional materials, in order to validate the choice of materials for the new insulation system. Two accelerated ageing methods were applied on the fabrics.Then, a particular interest is focused on the hygrothermal equilibrium of the panel by using a dynamic simulation on the software Wufi® following the previous characterization. Moreover, a work on the fire reaction of the panel and on the perspectives of other tests needed to guarantee the mechanical strength was carried out.Finally, the search of fixation and assembling techniques for the panels is presented. Installation in situ at scale one were made. The perspectives of tests for qualifying the mechanical strength and the fire resistance are described. A project of a demonstrating façade is presented to be the support for a demand of an Experimental Technical Agreement of the CSTB