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Dissertations / Theses on the topic 'Essais de traction. nanoindentation'
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Gasmi, Assia. "Effet de la nanostructuration sur le comportement thermomécanique du Nitinol." Electronic Thesis or Diss., Université de Montpellier (2022-....), 2024. http://www.theses.fr/2024UMONS018.
Full textAbstract:
La présente thèse s’intéresse à l'alliage à mémoire de forme NiTi, en se concentrant sur l'influence du procédé de nanostructuration superficielle SMAT sur son comportement thermomécanique. À travers quatre chapitres distincts, elle rappelle les principales caractéristiques des alliages à mémoire de forme (AMF), mettant en avant les propriétés exceptionnelles de l'alliage NiTi, et explorant le traitement de nanocristallisation superficielle (SMAT). La caractérisation microstructurale est ensuite approfondie, notamment en étudiant les effets du traitement thermique de recuit et du SMAT sur la transition de phase. Le troisième chapitre se concentre sur les méthodes d'analyse thermomécanique adaptées au NiTi, en examinant les essais de traction et de nanoindentation. Enfin, le quatrième chapitre analyse la caractérisation thermomécanique de l'alliage avant et après le traitement SMAT, mettant en évidence les implications de ces transformations sur son comportement global.La thèse contribue à la compréhension des effets du procédé SMAT sur l'alliage NiTi, révélant des liens entre la microstructure, les phases présentes et les propriétés mécaniques. Les résultats ouvrent des perspectives prometteuses pour la meilleure maîtrise des propriétés de l'alliage NiTi.Les résultats obtenus pour différents traitements SMAT montrent que ce procédé modifie la réponse mécanique du matériau. Elle a aussi une influence sur son état initial, comme l’illustrent les différences dans les courbes de DSC. Les mesures cinématiques (champs de vitesses de déformation) et calorimétriques (champ de source de chaleur) indiquent aussi l’apparition de différences notables dans les réponses en fonction des paramètres de traitement SMAT. L'exploration du comportement lors de cycles de charge/décharge montre une réponse qui se stabiliser après quelques cycles. Les effets de couplage semblent être prépondérants par rapport aux effets dissipatifs. Ces observations devraient être étendues à des chargements en fatigue afin de mieux mettre en évidence les éventuels effets dissipatifs. De même, l’utilisation de modèles d’interprétation plus élaborés permettrait de mieux tenir compte des effets de structure et d’enrichir la compréhension de la relation entre le procédé et les évolutions des propriétésThis thesis focuses on the shape memory alloy NiTi, with a specific emphasis on the influence of the surface nanostructuring process SMAT on its thermomechanical behavior. Through four distinct chapters, it revisits the main characteristics of shape memory alloys (SMAs), highlighting the exceptional properties of the NiTi alloy and exploring the surface nanocrystallization treatment (SMAT). Microstructural characterization is then deeply investigated, particularly by studying the effects of annealing heat treatment and SMAT on phase transition. The third chapter focuses on thermomechanical analysis methods suitable for NiTi, examining tensile tests and nanoindentation. Finally, the fourth chapter analyzes the thermomechanical characterization of the alloy before and after SMAT treatment, highlighting the implications of these transformations on its overall behavior.This thesis contributes to understanding the effects of the SMAT process on the NiTi alloy, revealing links between microstructure, present phases, and mechanical properties. The results offer promising perspectives for better control of the properties of the NiTi alloy.The results obtained for different SMAT treatments show that this process modifies the mechanical response of the material. It also has an influence on its initial state, as illustrated by differences in DSC curves. Kinematic (strain rate fields) and calorimetric (heat source field) measurements also indicate notable differences in responses depending on SMAT processing parameters. Exploration of behavior during load/unload cycles shows a response that stabilizes after a few cycles. Coupling effects seem to be predominant compared to dissipative effects. These observations should be extended to fatigue loading to better highlight any dissipative effects. Similarly, the use of more elaborate interpretation models would allow better consideration of structural effects and enrich the understanding of the relationship between the process and property evolutions
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Chentouf, Sid-Ahmed. "Simulation et essais dynamiques sur stators de moteurs de traction." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00776475.
Full textAbstract:
La maîtrise du calcul prévisionnel du comportement dynamique des stators de machines de traction est un enjeu majeur pour le constructeur tant sur le plan de la compréhension de certains phénomènes physiques, que sur le plan de l amélioration de la conception en présence de facteurs mal maîtrisés. La démarche proposée dans ce travail a d abord consisté à construire et valider le modèle d un stator type en effectuant des corrélations calculs-essais et un recalage de modèle. Ceci a permis de caractériser le comportement moyen de cet assemblage hétérogène et surtout d établir des règles de modélisation transposables à d autres types d architectures. L étude s est poursuivie ensuite avec l investigation des incertitudes affectant cette modélisation ainsi que leur propagation. Afin de prendre en compte tous types d incertitudes, aléatoires ou épistémiques, sur une même procédure, une méthode hybride paramétrique non-paramétrique de modélisation et de propagation des incertitudes a été proposée. En raison de la taille importante des modèles industriels des stators, le problème est traité dans un contexte de sous-structuration et revient à réaliser une réanalyse approchée. Afin d assurer un compromis entre un coût de calcul raisonnable et une bonne prédiction des bases de réduction, la méthode des Approximations Combinées a été adaptée à la sous-structuration afin d être intégrée au processus de réanalyse. Outre ses avantages en termes de gain en temps de calcul parrapport à une réanalyse exacte, nous avons également montré sa robustesse par rapport à une méthode de réduction standard ou à une méthode améliorée de type enrichissement par résidus statique.
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Chentouf, Sid-Hamed Benabdallah. "Simulation et essais dynamiques sur stators de moteurs de traction." Thesis, Besançon, 2011. http://www.theses.fr/2011BESA2002/document.
Full textAbstract:
La maîtrise du calcul prévisionnel du comportement dynamique des stators de machines de traction est un enjeu majeur pour le constructeur tant sur le plan de la compréhension de certains phénomènes physiques, que sur le plan de l amélioration de la conception en présence de facteurs mal maîtrisés. La démarche proposée dans ce travail a d abord consisté à construire et valider le modèle d un stator type en effectuant des corrélations calculs-essais et un recalage de modèle. Ceci a permis de caractériser le comportement moyen de cet assemblage hétérogène et surtout d établir des règles de modélisation transposables à d autres types d architectures. L étude s est poursuivie ensuite avec l investigation des incertitudes affectant cette modélisation ainsi que leur propagation. Afin de prendre en compte tous types d incertitudes, aléatoires ou épistémiques, sur une même procédure, une méthode hybride paramétrique non-paramétrique de modélisation et de propagation des incertitudes a été proposée. En raison de la taille importante des modèles industriels des stators, le problème est traité dans un contexte de sous-structuration et revient à réaliser une réanalyse approchée. Afin d assurer un compromis entre un coût de calcul raisonnable et une bonne prédiction des bases de réduction, la méthode des Approximations Combinées a été adaptée à la sous-structuration afin d être intégrée au processus de réanalyse. Outre ses avantages en termes de gain en temps de calcul parrapport à une réanalyse exacte, nous avons également montré sa robustesse par rapport à une méthode de réduction standard ou à une méthode améliorée de type enrichissement par résidus statiqueMastering numerical simulations of the behaviour of railway stators remains an important challenge for designers. This allows both the understanding of some physical phenomena and the improvement of design in presence of different sources of uncertainties. The approach proposed in this work consists firstly on building and validating a numerical model of a typical design stator. By carrying out numerical-experimental confrontations and updating models, this first step allowed us to characterize the mean behavior of this heterogeneous assembling and mainly to establish generic modeling rules for other design stators. The second part of this work deals with the investigation of uncertainties affecting the structure or its model. In order to take into account all uncertainties types while performing a calculation of uncertainties propagation, a stochastic hybrid method, combining parametric and non-parametric models, was proposed. Because of the large sizes of finite element models of stators, the problem is treated in a component mode synthesis context. It amounts to carry out an approach reanalysis. In order to ensure a good compromise between reasonable calculation times and an acceptable precision, a generalized variant of the Combined Approximations method (VCA) has been introduced and adapted to component mode synthesis. The VCA method allows both a significant gain in computation time, comparing to an exact calculation, and a high robustness performance comparing to a standard reduction method or an improved method by static residual vectors
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Kermouche, Guillaume. "Contribution à la modélisation théorique et numérique des essais d'indentation et de rayure." Lyon, 2005. http://www.theses.fr/2005ECDLA001.
Full textAbstract:
En raison de leurs facilités de mise en oeuvre et de leurs caractères non destructifs, les essais d'indentation et de rayure sont depuis longtemps utilisés pour caractériser la rhéologie des matériaux en surface et les propriétés mécaniques des interfaces. Malgré leurs apparentes simplicités, l'interprétation mécanique des résultats d'un point de vue théorique est relativement complexe. L'objectif de ce travail est d'améliorer notre compréhension de ces essais par l'intermédiaire de modélisations analytiques simplifiées et de simulations numériques par éléments finis. La première partie porte sur l'essai d'indentation. Une solution approchée de l'indentation conique des solides élastoplastiques classiques est proposée et vérifiée à l'aide de simulations numériques. Les cas des solides à comportement dépendant du temps, viscoélasticité et élasto-viscoplasticité, sont ensuite traités et une extension de la solution élastoplastique à ce type de rhéologie est alors proposée. Une application expérimentale sur l'identification de la rhéologie locale du polyméthacrylate de méthyle (PMMA) par nanoindentation instrumentée est présentée. La seconde partie porte sur l'essai de rayure. Un algorithme de remaillage développé pour la simulation numérique de la rayure de matériaux massifs et revêtus est décrit. Celui-ci est ensuite utilisé pour qualifier la réponse des matériaux en rayure en fonction de leur rhéologie (écrouissage, viscoélasticité,. . . ). Nous appliquons ensuite les résultats précédents pour améliorer notre compréhension du problème de l'usure des crayons de grappe en centrale nucléaire. Finalement, nous concluons sur l'apport de la modélisation numérique à la résolution des problèmes de mécanique des surfacesIndentation and scratch tests are non destructive local tests. Therefore they are very used to measure the local rheology of materials near the surface and to characterize the mechanical properties of interface. Despite their apparent simplicity, the theoretical mechanical analysis of the results obtained with such tests is very complex. The aim of this work is to improve our comprehension of these tests with the help of simplified analytical models and finite element modeling. The first part of this document is related to indentation testing. An approximate solution of the cone indentation of strain-hardening von Mises elastoplastic solids is proposed and checked with the help of finite element modeling. Time dependent solids, such as viscoelastic and elastic-viscoplastic solids, are then studied and the elastoplastic solution is extended to the case of Bingham-Norton elastic-viscoplastic materials. Finally, a nano-indentation identification method of mechanical properties of materials is proposed and applied to the mechanical characterization of glassy polymers. This method is then applied to PMMA. The second part of this document is related to scratch testing. A remeshing algorithm based on nodes repositioning has been specially developed for the finite element modeling of the scratch of coated and uncoated materials. This algorithm is then used to qualify the behavior of elastoplastic materials and time-dependent solids under scratching loading. These results are then applied to improve our comprehension of the impact-sliding wear of a stainless steel in nuclear reactor. Finally, a conclusion is brought discussing the use of finite element analysis to solve problems related to surface mechanics
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Brara, Ahmed. "Étude expérimentale de la traction dynamique du béton par écaillage." Metz, 1999. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1999/Brara.Ahmed.SMZ9928.pdf.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur la caractérisation de la rupture du béton dans le domaine des chargements intenses et courts en traction à l'aide d'un nouveau dispositif expérimental. Ce montage original, base sur le principe de la propagation des ondes dans la barre de Hopkinson, permet d'atteindre de très grandes vitesses de déformations (entre 20 et 150 l/s). Dans cette plage de vitesses, l'absence de données expérimentales est à mettre en exergue. Les idées-forces du travail de conception de ce montage, sont la simplicité du principe de l'expérience menée avec un équipement de dimensions réduites comparativement à ceux existant et le contournement du problème de l'accès aux mesures sur le matériau teste. Une campagne d'essais sur des éprouvettes cylindriques en micro-béton humide et sec est menée à l'aide de ce dispositif. Globalement, les résultats expérimentaux obtenus confirment les tendances de comportement en traction dynamique du béton évoquées dans la littérature, notamment une augmentation très rapide de la résistance à la rupture avec la vitesse de déformation. Cette augmentation peut aller jusqu'à dix fois la résistance quasi-statique dans la plage de vitesses de déformation investiguée. L'analyse de la relation contrainte critique-temps de chargement a révélé cette tendance à la rupture et la séparation retardée caractéristique des matériaux soumis à des chargements courts et intenses, à l'instar des métaux. Un critère de micro-fissuration cumulative inspire de ce constat prédit correctement les résultats expérimentaux. Une explication de l'origine de l'augmentation brutale de la résistance liée au clivage des granulats est avancée. La justesse des hypothèses concernant la propagation des ondes dans l'éprouvette et de la procédure analytique de dépouillement ont été montrée à l'aide de simulations numériques aux éléments finis et discrets. Il en est de même pour le critère proposé qui reproduit correctement les résultats expérimentaux
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Guérin, Jean-Dominique. "Analyse des essais de compression et de traction des aciers après solidification in situ et des essais d'indentation des aciers phosphatés." Valenciennes, 1993. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/b769f69b-4777-454d-94ad-c3bac6b6fab1.
Full textAbstract:
La mise en forme à chaud et à froid des aciers est étudiée avec deux types d'expérimentations : les essais à hautes températures des aciers juste après leur solidification et les essais à température ambiante des aciers phosphates. Le premier type d'expérimentation consiste à mener un essai de compression ou de traction à vitesse de traverse constante sur des éprouvettes, cylindriques pour l'essai de compression et axisymétriques à entaille circulaire pour l'essai de traction, en acier solidifie in situ. Il s'agit a partir des données expérimentales de caractériser le comportement de l'acier solidifie in situ teste. Une procédure d'essai est donc proposée et des modélisations analytiques permettent, d'une part, de déterminer le comportement élasto-thermo-viscoplastique de l'acier solidifie et, d'autre part, d'évaluer les contraintes et déformations caractéristiques dans les zones de l'éprouvette d'essai propices a l'apparition de criques. La comparaison des résultats obtenus analytiquement et par éléments finis, pour des essais de référence sur deux types d'acier, montre que les analyses proposées sont suffisamment précises pour identifier efficacement le comportement de l'acier solidifie situ. Le deuxième type d'expérimentation consiste à mener un essai d'indentation rotation sur une éprouvette cylindrique revêtue d'une ou plusieurs couches de frottement en phosphate ou stéarate de zinc. La spécificité du contact indenteur éprouvette durant la phase d'indentation de l'essai requiert une modélisation adéquate pour étudier le comportement de l'éprouvette sous la zone de contact. Un modèle par éléments finis local au contact est donc construit et des calculs sont menés pour des cas typiques de revêtements phosphates. Ce modèle par éléments finis s'avère apte à déterminer efficacement les répartitions de contraintes et de déformations dans l'éprouvette et il est ainsi opérationnel pour prédire l'efficacité du revêtement sans procéder à l'expérimentation.
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Alami, Jaafar el. "Recherche par des essais de traction lente des conditions de corrosion sous contrainte d'aciers faiblement allies." Paris, ENSAM, 1987. http://www.theses.fr/1987ENAM0006.
Full textAbstract:
Validation et application d'une technique d'etude de la corrosion sous contraintes: l'essai de traction lente. Definition d'une procedure experimentale pour la preparation des eprouvettes et choix de conditions experimentales optimales. Confirmation par l'essai de traction lente des resultats obtenus dans le cas de deux aciers 10cd9-10 et z10cdnbv0-2 lors d'essais statiques. Application de la methode de traction lente a la recherche des conditions de fissuration a 95**(o)c de deux aciers utilises dans les turbines francaises (20cnd8 et 26ncdv14-7)
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Alami, Jaafar el. "Recherche par des essais de traction lente des conditions de corrosion sous contraintes d'aciers faiblement alliés." Grenoble 2 : ANRT, 1987. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb376021720.
Full text
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Waltz, Laurent. "Comportement mécanique de structures multicouches obtenues par co-laminage de tôles nanostructurées : essais et simulation." Troyes, 2009. http://www.theses.fr/2009TROY0017.
Full textAbstract:
De nombreuses études ont montré que les matériaux métalliques à grains nanométriques présentent des propriétés physiques, mécaniques et chimiques très souvent supérieures à celles de leurs homologues à taille de grains miscroscopique. Différentes technologiques de nanostructuration exploisant des principes physiques bien distincts ont vu le jour. Dans le cadre de cette thèse, la technique de nanocristallisation superficielle SMAT a été employée pour la génération d'une couche nanocristalline sur un acier inoxydable X2CrNiMo17-12-2 ainsi que sur un cuivre pur. Il a été montré que ce procédé permet d'atteindre un niveau de raffinement microstructural exceptionnel dans les couches superficielles des matériaux étudiés, et que ce dernier a pour effet une améioration de la tenue mécanique des matériaux SMATés. Un nouveau procédé a été proposé permettant d'augmenter la fraciton volumique des nanograins au sein du matériau, et ainsi améliorer sa tenue mécanique. Ce procédé, qualifié de procédé duplex, s'appuie à la fois sur le SMAT pour la nanocristallisation des matériaux, et sur le procédé de co-laminage pour générer une jonction entre les différentes tôles d'un empilement. Ainsi, des structures multicouches à haut niveau de nanocristallisation et à haute résistance mécanique sont obtenues. Ces tructures multicouches ont été caractérisées à travers divers essais mécaniques et une étude microstructurale fine. Un modèle éléments finis d'un acier inoxydable SMATé a également été développéMany studies have shown that metallic materials with a grain size in the nanometer range exhibit enhanced physical, mechanical and chemical properties in comparison with their coarse grained counterparts. Several nanocristallisation techniques exploiting different physical principles have emerged. In this thesis, the surface nanocrystallisation technique SMAT has been used for the generation of nanocrystalline layers in 316L stainless steel and in pure copper. It has been shown that the SMA-Treatment achieves an unusual grain refinement in the surface layers of the treated materials, and leads to a considrable improvement of their mechanical behaviour. A new method has been proposed to increase the volume fraction of nanograins within the material, thus improving its mechanical strength. This so-called duplex process is a combination of the SMAT for the nanocrystallisation of the materials and the co-rolling process to produce a junction between the different sheets of a stack of MATed sheets. Thus, multilayer structures with increased volume fraction of nanograins and high mechanical strength are obtained. The corolled samples have been characterised through various mechanical tests and a careful microstructural study. A finite element model of a SMATed stainless steel has also been developed
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Bollo-Kamara, Nicholas Odunola. "Étude de la mobilisation du frottement d'un géotextile sollicite en traction dans un milieu analogique bidimensionnel." Lyon, INSA, 1992. http://www.theses.fr/1992ISAL0071.
Full textAbstract:
Le travail présenté comporte des éléments contribuant à la compréhension du phénomène du frottement régissant le comportement d'un géotextile sollicité en traction. Une partie bibliographique est destinée à faire le point sur l'état actuel des connaissances sur le frottement à l'interface sol-géotextile, à travers des essais d'extraction et des essais de frottement à la boîte de cisaillement. Une étude phénoménologique sous forme de modélisation analytique conduit à des lois d'ancrage permettant de déterminer le comportement une nappe géotextile sollicité en traction dans un milieu pulvérulent. Ces lois permettent une exploitation des essais réalisés dans la quatrième partie, en vue de déterminer les paramètres de la loi de comportement à l'interface. L' étude expérimentale comprend : - des essais d'extraction dans un modèle analogique bidimensionnel (rouleaux de SCHNEEBELI) - des essais de frottement plan à la boîte de CASAGRANDE, qui permettent de servir d'éléments de comparaison avec les essais d'extractionThis thesis contributes to the understanding of the mechanism (friction) governing the behaviour of fabrics (geotextiles) subjected to tensile forces. A review of existing literature on friction mobilisation at soil-geotextile interface as well as test methods (shear and pull out or extraction) with respect to the latter are presented. A theoretical analysis of the behaviour of geotextiles under extraction in non cohesive soils is arso resented. The resulting constitutive relationships provide the basis for the exploitation of the pull out tests carried out to determine the interface law parameters. The experimental study includes pull out tests in a bidimensional analogue model (SCHNEEBELI's cylindrical steel rollers), and friction tests using shear equipement for an eventual comparison with the extraction test results
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Breuils, Jacques. "Caractérisation par nanoindentation de surfaces métalliques fonctionnalisées." Thesis, Strasbourg, 2012. http://www.theses.fr/2012STRAD044.
Full textAbstract:
Les travaux de thèse se sont attachés à développer des outils permettant :(i) d'estimer par nanoindentation le niveau de contraintes résiduelles locales de type biaxial introduit dans un alliage d'aluminium 2050-T8. Nous proposons une méthode d'estimation qui couple des essais expérimentaux de nanoindentation, l'observation des empreintes résiduelles et une analyse numérique de l'effet de contraintes résiduelles élastiques biaxiales sur la géométrie des empreintes résiduelles d'indentation. et (ii) de déterminer par nanoindentation le comportement mécanique d'un film d'oxyde ultra-mince, d'épaisseur variant entre 15 et 20nm, formé sur un acier inoxydable biphasé de type Duplex. Nous avons développé une méthode de caractérisation de films ultra-minces qui couple la réalisation et l'analyse d'essais expérimentaux à l'aide d'indenteurs dont le défaut de pointe est déterminé, et la reproduction de ces essais en simulation numérique 3D à l'aide des géométries réelles des indenteursWorks performed during this thesis were dedicated to development of tools allowing:(i) To estimate using nanoindentation tests the level of biaxial residual stresses introduced within a 2050-T8 aluminium alloy. We propose an estimation method that couples experimental nanoindentation tests, residual imprints observation and numerical evaluation of the impact of elastic biaxial residual stresses on the geometries of residual indentation imprints. And (ii) the determination by nanoindentation of the mechanical behavior of an ultra-thin oxide film, between 15 to 20nm thickness, formed on a dual phased Duplex stainless steel. We developed a characterization method that couples analysis of experimental nanoindentation tests using several indenters with known tip defects, and reproduction of these tests in 3D finite element simulations using the true indenters' geometries
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Poilâne, Christophe. "CARACTÉRISATION MÉCANIQUE DES MATÉRIAUX EN FAIBLE ÉPAISSEUR PAR INTERFÉROMÉTRIE NUMÉRIQUE. APPLICATION AUX ESSAIS DE GONFLEMENT ET DE TRACTION." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 1998. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00326993.
Full textAbstract:
La thèse est consacrée à la caractérisation mécanique des films minces à l'aide de mesures de déplacements par voie optique et traitements numériques. Les domaines d'études sont d'une part les contraintes résiduelles et d'autre part l'essai de traction. Les moyens de mesure employés sont la projection de franges et la photographie numérique de speckle.La projection de franges permet de mesurer la carte des déplacement hors-plan. Elle est adaptée à la mesure des contraintes résiduelles dans les films minces par analyses de courbure et/ou essais de gonflement. On montre suite à trois études expérimentales :
1. la précaution à prendre dans l'utilisation de la formule de Stoney même pour des bicouches libre-libre (SiO2/Si) ;
2. la présence de flambage dans les membranes bicouches comprimées encastré-encastré (SiO2/Si) ;
3. un parfait accord entre essais de gonflement et essais de nano-indentation pour des films tendus (polimiide).
La photographie numérique de speckle permet de mesurer la carte des déplacements dans le plan. Elle est adaptée avec succès à un banc d'essais de traction conçu durant la thèse et spécialement dédié aux films minces. Un algorithme original de calcul a été développé pour obtenir une résolution subpixel. Les performances de l'algorithme sont comparées par des simulations et des expériences aux algorithmes classiques de corrélation. Sa rapidité et sa haute résolution permettent de calculer les cartes de déplacements en temps réel. Les déformations dans le plan en sont déduites et permettent le tracé des courbes contrainte/déformation puis le calcul du module d'Young E et du coefficient de Poisson v. Les matériaux choisis pour valider le banc d'essai sont le cuivre électrodéposé, matériaux ductile, puis le silicium monocristallin, matériaux fragile.
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Pichon, Eric. "Etude des propriétés mécaniques du cheveu : Essais de traction et de relaxation : modèlisation : rôle de divers facteurs expérimentaux." Besançon, 1989. http://www.theses.fr/1989BESA2014.
Full textAbstract:
Modelisation du comportement rheologique du cheveu en realisant differents tests mecaniques sous des conditions precises d'hygrometrie et de temperature. Il a ete adopte un modele non lineaire faisant intervenir une loi viscoplastique a ecrouissage additif
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Miroud, Lakhdar. "Étude par traction lente de la corrosion sous contrainte des aciers au carbone en milieu alcalin : rôle des inhibiteurs passivants." Compiègne, 1991. http://www.theses.fr/1991COMPD371.
Full textAbstract:
Les aciers de construction sont sensibles à la corrosion sous contrainte (CSC) dans des milieux basiques tels que les carbonates. Des études par traction lente ont permis d'observer le comportement de deux nuances (A42 / E26 / et XC38) dans de telles conditions à pH 9. Le domaine des potentiels de susceptibilité à la CSC a été déterminé, et une fissuration inter et transgranulaire a été mise en évidence et mesurée par des méthodes micrographiques. La vitesse de fissuration a été étudiée en fonction des vitesses de déformation imposées : une vitesse expérimentale a été ainsi comparée à des valeurs calculées à partir de méthodes précédemment proposées, et de méthodes élaborées au cours de ce travail. Ces dernières donnent une meilleure idée de la fissuration observées dans notre cas. L'emploi d'un inhibiteur passivant (ions chromate) a permis de diminuer le risque de l'attaque fissurante, et d'annuler la vitesse de fissuration même dans les conditions préalablement sensibles.
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Régal, Xavier. "Caractérisation du comportement en traction du béton sous fortes sollicitations : essais de flexion trois points aux barres de Hopkinson." Thesis, Orléans, 2016. http://www.theses.fr/2016ORLE2003/document.
Full textAbstract:
Le béton est un des matériaux de construction les plus répandus. Néanmoins son comportement en traction dynamique n’est pas parfaitement connu. C’est afin de mieux concevoir les structures en béton et de prédire leur ruine dans le cadre d’éventuels accidents industriels qu’il est nécessaire de connaître sa résistance. Cette dernière évolue en fonction des différentes sollicitations auxquelles le béton peut être soumis. Afin de caractériser la résistance en traction d’un béton de type R30A7, ainsi que son évolution en fonction de la vitesse de déformation, différents essais de flexion trois points ont été réalisés que cela soit en statique ou en dynamique. Un dispositif conforme aux normes en vigueur en statique ainsi que le dispositif dynamique des barres de Hopkinson ont été utilisés. Ce dernier permet de réaliser des essais dynamiques en mesurant le chargement et la vitesse en entrée comme en sortie. En plus de l’instrumentation traditionnelle, les essais ont été suivis à l’aide d’une caméra rapide afin de réaliser des mesures de champ de déplacement à l’aide de la corrélation d’images numériques. Des outils utilisant ces champs de déplacement ont été créés afin de suivre au mieux l’apparition et l’évolution de la fissure. L’ensemble de ces moyens de mesures permettent, avec l’aide de différentes modélisations, qui prennent en compte ou non l’endommagement des éprouvettes, de caractériser l’évolution de la contrainte de rupture en traction en fonction de la vitesse de déformation. Ce travail a mis en avant le fait qu’ignorer l’endommagement du matériau lors d’essais dynamiques augmente de manière non négligeable la valeur de la contrainte à rupture déduite des essaisThe concrete is one of the most widely used constructional materials. However, its tensile behavior in dynamic is yet not perfectly known. In order to design concrete structures and predict their collapse in the case of industrial accidents, it is mandatory to know its tensile strength. This property depends on the different solicitations to which the concrete can be exposed. In order to characterize the tensile strength of a R30A7 concrete and its dependence on the strain rate, three points bending tests are performed in static and dynamic cases. For this purpose, the most recent standards are used in the static tests. The dynamic ones are carried out with the split Hopkinson pressure bars. This device allows to perform dynamic tests with both the speed and effort loading measurements. Moreover a high speed camera is used to record these experiments in order to acquire full-field displacement measurements with the help of the digital image correlation. Tools using these fields are created to detect the apparition of the crack in one hand, and to follow the crack propagation in the other hand. All these experimental devices and the use of different models, some of which take in account the sample damage, make it possible to determinate the evolution of the tensile strength depending on the strain rate. This work brings forward the fact that ignoring the material damage increases the tensile strength obtain from the tests
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Reviron, Nanthilde. "Étude du fluage des bétons en traction : application aux enceintes de confinement des centrales nucléaires à eau sous pression." Cachan, Ecole normale supérieure, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00457486/fr/.
Full textAbstract:
Les objectifs de la thèse sont d’étudier expérimentalement et d’effectuer des simulations numériques du comportement différé du béton. La principale application concerne la prédiction du comportement des enceintes de confinement de centrales nucléaires (REP) dans le cas des épreuves décennales et accidentelles. Afin de répondre à ces besoins industriels, il est nécessaire de caractériser le comportement du béton en traction uniaxiale. Ainsi, une importante étude expérimentale du fluage en traction sur des bétons âgés de 90 jours, chargés pendant trois jours (durée des épreuves décennales) a été menée pour différents niveaux de contrainte (50 à 90 % de la résistance). Plusieurs essais ont été réalisés : mesure des propriétés élastiques, des résistances en compression et en traction directe, suivi du séchage, du retrait, du fluage propre et du fluage de dessiccation en traction directe. Des essais en compression ont permis de mettre en évidence une différence importante entre le fluage en compression et en traction. De plus, une diminution de la résistance en traction après les essais en dessiccation a été observée, ainsi qu’une rupture prématurée pour des niveaux de chargement importants lors du fluage en traction. Un modèle numérique a été proposé et développé dans le code de calcul aux éléments finis Cast3mThe aim of this work is to study experimentally and to conduct numerical simulations on the creep of concrete subjected to tensile stresses. The main purpose is to predict the behaviour of containment vessels of nuclear power plants (PWR) in the case of decennial test or accident. In order to satisfy to these industrial needs, it is necessary to characterize the behaviour of concrete under uniaxial tension. Thus, an important experimental study of tensile creep in concrete has been performed for different loading levels (50%, 70% and 90% of the tensile strength). In these tests, load was kept constant during 3 days. Several tests were performed: measurements of elastic properties and strength (in tension and in compression), monitoring of drying, shrinkage, basic creep and drying creep strains. Moreover, compressive creep tests were also performed and showed a difference with tensile creep. Furthermore, decrease of tensile strength and failure under tensile creep for large loading levels were observed. A numerical model has been proposed and developed in Cast3m finite element code
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Clément, Phillipe. "Détermination des propriétés mécaniques de céramiques poreuses par essais de microindentation instrumentée sphérique." Thesis, Lyon, INSA, 2013. http://www.theses.fr/2013ISAL0030/document.
Full textAbstract:
L’objectif de cette thèse porte sur le développement de nouveaux moyens de caractérisation mécanique de matériaux poreux inorganiques. La technique de microindentation instrumentée avec indenteur sphérique a été utilisée pour déterminer les propriétés mécaniques du plâtre pris, utilisé comme matériau modèle, à deux porosités différentes (30 et 60%vol). Les méthodes analytiques, développées initialement en nanoindentation, ont permis d’extraire la dureté et le module d’élasticité des deux matériaux, ainsi que les courbes contrainte-déformation d’indentation. Une méthodologie d’essai a été notamment détaillée afin de pouvoir appliquer cet essai d’indentation sphérique à l’étude de céramiques à forte porosité. Une approche numérique a permis de compléter les méthodes analytiques et d’identifier une loi de comportement élastoplastique pour le matériau modèle. Un modèle éléments finis 2D-axisymétrique a ainsi été développé pour simuler les essais d’indentation sphérique. Un module d’indentification inverse, MIC2M, a ensuite été utilisé pour identifier les paramètres associés au critère de Drücker-Prager (cohésion, frottement et dilatance) pour minimiser l’erreur entre la courbe expérimentale et numérique. La simulation de l’indentation Vickers, ainsi que des essais de compressions uniaxiaux et œdométriques ont permis de valider les paramètres matériaux identifiés par indentation sphérique. L’utilisation des techniques de tomographie aux rayons X et de microscopie électronique à balayage (MEB) a permis de mettre en évidence une densification du matériau au cours de l’indentation. Aucune fissure macroscopique fragile n’a par contre été observée, confirmant les différences de comportement mécanique entre des céramiques à fort taux de porosité et des céramiques denses. La méthodologie ainsi développée a ensuite été appliquée au cas d’une céramique biorésorbable à base de phosphate de calcium, famille de matériaux largement utilisée pour la substitution osseuse. Des cylindres de ciments brushitique ont subi un vieillissement in vitro d’une durée maximale de deux mois dans une solution de Phosphate Buffered Saline rafraichie. La méthode de microindentation a permis de suivre l’évolution des différents paramètres mécaniques au cours de la cinétique de dégradation des ciments. Les résultats ont montré une bonne corrélation entre les évolutions des propriétés mécaniques et physicochimiques des échantillons, suivies par diffraction des rayons X et MEB. Ainsi, après une dissolution initiale du ciment, la précipitation de nouvelles phases de phosphates de calcium plus stables a entraîné une augmentation des caractéristiques mécaniques en cours de vieillissement, mesurées par indentation. Cette méthode d’essai semble donc être un outil prometteur pour le suivi des propriétés d’explants biomédicaux et, plus généralement, des céramiques à fortes porositésThe objective of this study is to develop a methodology to characterize the mechanical behaviour of porous inorganic materials. Spherical instrumented indentation tests were used to determine the mechanical properties of a model material, gypsum, with two different porosities (30 and 60% vol.). Classical analytical methods, initially developed for nano-indentation, were used to extract the hardness and the elastic modulus of both materials, as well as stress-strain indentation curves. A methodology has been detailed in order to apply spherical indentation test to study high porous ceramics. To complete this analytical analysis, a numerical approach is used to identify an elastoplastic constitutive law for the material model. A 2D axisymmetric finite element model was developed to simulate spherical indentation tests. An inverse identification module, MIC2M, was then used to identify parameters associated to Drücker-Prager criterion (cohesion, friction and dilatancy) by minimizing the error between the experimental and the simulated indentation curves. These parameters were validated through the numerical simulation of a Vickers indentation test. Uniaxial compression and oedometer tests were also carried out on cylindrical samples to estimate the accuracy of the identified parameters. The mechanisms occurring during indentation were investigated using RX tomography and SEM. A large densified zone was noted below the indented area, with extensive gypsum crystal fracture. No macroscopic brittle crack could be observed confirming the differences between the mechanical behaviour of high porous ceramics and dense ceramics. The methodology developed in this study was applied to calcium phosphate cements, widely used for bone substitution. In-vitro degradation tests were performed on cylindrical samples of cements during 2 months into a refreshed Phosphate Buffered Saline solution. The micro-indentation method was enabled to follow mechanical properties of degraded samples and was discriminant enough to monitor the degradation process and its kinetics. Results showed a good correlation between evolutions of mechanical and physico-chemical properties of the cement investigated by X-ray diffraction and SEM. Thus, after initial cement dissolution, precipitation of more stable phosphate calcium phases implied an increase of the mechanical properties during aging. This method seems to be a promising tool for monitoring biomedical explants properties and, more generally, high porous ceramics
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Lacombe, Geneviève. "Détermination de la forgeabilité à froid des aciers à bas taux de carbone par essais de compression et de traction." Compiègne, 1987. http://www.theses.fr/1987COMPI259.
Full text
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Revaux, Thierry. "Essais de caractérisation mécanique d'alliages métalliques après refusion et solidification in situ." Valenciennes, 1997. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/6951ee34-db16-4128-a234-31197a341776.
Full textAbstract:
Les principaux défauts nuisibles des produits métallurgiques trouvent généralement leur origine lors de la solidification ou le refroidissement. Les sollicitations thermomécaniques subies par le métal à partir de l'état liquide sont par conséquent déterminantes quant à la qualité finale des produits. Un essai de traction à chaud après refusion in situ reproduisant l'histoire thermomécanique du matériau a été développé à partir d'éprouvettes axisymétriques à entaille circulaire. La ductilité est étudiée à l'aide de cet essai et par comparaison avec des essais conventionnels effectués après réaustenitisation. Ces deux procédures ont été utilisées pour l'étude d'aciers micro alliés au Niobium-Vanadium et d'aciers inoxydables austénitiques. Les résultats obtenus ont permis de mettre en évidence le rôle primordial du cycle thermique et de la vitesse de refroidissement sur la criquabilite à chaud. L'influence nuisible du soufre et celle bénéfique du calcium ont également été constatées. Il a été montré que la contrainte de rupture augmente linéairement avec la vitesse de déformation pour une nuance d'acier inoxydable austénitique. Pour les fontes grises, un test de retreint à vitesse de refroidissement contrôlée depuis l'état liquide a permis d'étudier l'incidence du phosphore sur l'apparition des contraintes de retrait durant le refroidissement. Enfin, des essais exploratoires sur des biomatériaux composés d'une fonte et d'un acier hautement allié au chrome, ont été entrepris afin de caractériser l'interface bimétallique et simuler le processus de fabrication des cylindres de laminoir.
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Roy, Sébastien. "Mesure de l'adhérence et des propriétés mécaniques de couches minces par des essais dérivés de la nanoindentation : application à la microélectronique et au biomédical." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00289845.
Full textAbstract:
Ce travail s'articule autour de trois essais mécaniques mis en place sur un appareil de nanoindentation pour caractériser des couches minces de cuivre, de SiN et de SiCN pour des applications microélectroniques (interconnexion), et des couches minces polymères pour des applications biomédicales (revêtement de stent actif). L'essai de nanoindentation normale a été utilisé pour la mesure des propriétés mécaniques des couches de cuivre (500 nm d'épaisseur) déposées sur un substrat Ta/TaN/SiO2/Si. Les résultats expérimentaux, appuyés par une simulation numérique 2D, ont démontré l'inadéquation du modèle d'Oliver et Pharr pour ces couches minces métalliques du fait de la croissance d'un bourrelet autour de la zone de contact. Un effet d'écrouissage des couches de cuivre, augmentant avec leur température de recuit, a également été mis en évidence par une croissance drastique des valeurs de dureté au cours de la pénétration de l'indenteur. L'essai de nanoindentation sur coupe ou « Cross Sectional Nanoindentation » a été employé pour mesurer l'adhérence de ces mêmes couches de cuivre. Les travaux expérimentaux ont permis d'améliorer le protocole expérimental et l'interprétation mécanique de cet essai récent. Les résultats ont mis en évidence la forte influence de la température de recuit et de la présence, ou non, de gravures sur l'adhérence des couches. Une approche numérique 3D a été développée pour la quantification énergétique de l'essai.L'essai de micro-rayure a permis, dans un premier temps, d'évaluer l'adhérence des couches dures SiN et SiCN (40 à 120 nm) déposées sur un substrat Cu/Ta/TaN/SiO2/Si. L'accent a été mis sur l'influence de l'épaisseur de la couche et de l'usure de la pointe sur la force critique d'endommagement. Une modélisation par éléments finis a montré que le délaminage de la couche mince est provoqué par d'importantes contraintes à l'interface SiCN/Cu et dans le revêtement. L'essai de micro-rayure a ensuite été appliqué à des couches polymères (500 à 1000 nm) déposées sur acier inoxydable. Ces échantillons présentent un comportement radicalement différent de celui des couches SiN ou SiCN. Les résultats montrent l'avantage procuré par une couche électro-greffée utilisée en tant que primaire d'adhésion.
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Roy, Simon, and Simon Roy. "Conception optimale d'une chaîne de traction électrique pour une voiture de type Formule SAE." Master's thesis, Université Laval, 2016. http://hdl.handle.net/20.500.11794/27117.
Full textAbstract:
Tableau d'honneur de la FÉSPTableau d'honneur de la FÉSP
La Formule SAE (Society of Automotive Engineers) est une compétition étudiante consistant en la conception et la fabrication d'une voiture de course monoplace. De nombreux événements sont organisés à chaque année au cours desquels plusieurs universités rivalisent entre elles lors d'épreuves dynamiques et statiques. Celles-ci comprennent l'évaluation de la conception, l'évaluation des coûts de fabrication, l'accélération de la voiture, etc. Avec plus de 500 universités participantes et des événements annuels sur tous les continents, il s'agit de la plus importante compétition d'ingénierie étudiante au monde. L'équipe ULaval Racing a participé pendant plus de 20 ans aux compétitions annuelles réservées aux voitures à combustion. Afin de s'adapter à l'électrification des transports et aux nouvelles compétitions destinées aux voitures électriques, l'équipe a conçu et fabriqué une chaîne de traction électrique haute performance destinée à leur voiture 2015. L'approche traditionnelle employée pour concevoir une motorisation électrique consiste à imposer les performances désirées. Ces critères comprennent l'inclinaison maximale que la voiture doit pouvoir gravir, l'autonomie désirée ainsi qu'un profil de vitesse en fonction du temps, ou tout simplement un cycle routier. Cette approche n'est malheureusement pas appropriée pour la conception d'une traction électrique pour une voiture de type Formule SAE. Ce véhicule n'étant pas destiné à la conduite urbaine ou à la conduite sur autoroute, les cycles routiers existants ne sont pas représentatifs des conditions d'opération du bolide à concevoir. Ainsi, la réalisation de ce projet a nécessité l'identification du cycle d'opération routier sur lequel le véhicule doit opérer. Il sert de point de départ à la conception de la chaîne de traction composée des moteurs, de la batterie ainsi que des onduleurs de tension. L'utilisation d'une méthode de dimensionnement du système basée sur un algorithme d'optimisation génétique, suivie d'une optimisation locale couplée à une analyse par éléments-finis a permis l'obtention d'une solution optimale pour les circuits de type Formule SAE. La chaîne de traction conçue a été fabriquée et intégrée dans un prototype de voiture de l'équipe ULaval Racing lors de la saison 2015 afin de participer à diverses compétitions de voitures électriques.
La Formule SAE (Society of Automotive Engineers) est une compétition étudiante consistant en la conception et la fabrication d'une voiture de course monoplace. De nombreux événements sont organisés à chaque année au cours desquels plusieurs universités rivalisent entre elles lors d'épreuves dynamiques et statiques. Celles-ci comprennent l'évaluation de la conception, l'évaluation des coûts de fabrication, l'accélération de la voiture, etc. Avec plus de 500 universités participantes et des événements annuels sur tous les continents, il s'agit de la plus importante compétition d'ingénierie étudiante au monde. L'équipe ULaval Racing a participé pendant plus de 20 ans aux compétitions annuelles réservées aux voitures à combustion. Afin de s'adapter à l'électrification des transports et aux nouvelles compétitions destinées aux voitures électriques, l'équipe a conçu et fabriqué une chaîne de traction électrique haute performance destinée à leur voiture 2015. L'approche traditionnelle employée pour concevoir une motorisation électrique consiste à imposer les performances désirées. Ces critères comprennent l'inclinaison maximale que la voiture doit pouvoir gravir, l'autonomie désirée ainsi qu'un profil de vitesse en fonction du temps, ou tout simplement un cycle routier. Cette approche n'est malheureusement pas appropriée pour la conception d'une traction électrique pour une voiture de type Formule SAE. Ce véhicule n'étant pas destiné à la conduite urbaine ou à la conduite sur autoroute, les cycles routiers existants ne sont pas représentatifs des conditions d'opération du bolide à concevoir. Ainsi, la réalisation de ce projet a nécessité l'identification du cycle d'opération routier sur lequel le véhicule doit opérer. Il sert de point de départ à la conception de la chaîne de traction composée des moteurs, de la batterie ainsi que des onduleurs de tension. L'utilisation d'une méthode de dimensionnement du système basée sur un algorithme d'optimisation génétique, suivie d'une optimisation locale couplée à une analyse par éléments-finis a permis l'obtention d'une solution optimale pour les circuits de type Formule SAE. La chaîne de traction conçue a été fabriquée et intégrée dans un prototype de voiture de l'équipe ULaval Racing lors de la saison 2015 afin de participer à diverses compétitions de voitures électriques.
The Formula SAE (Society of Automotive Engineers) is a student engineering competition for which students design, build and race a single-seater racing car. Multiple events are organized every year during which the teams can compete against other universities. With more than 500 teams participating worldwide, it is the biggest student engineering competition in the world. The tests include the evaluation of the design, production costs, acceleration of the car, etc. The ULaval Racing team participated during more than 20 years at the annual Michigan competition reserved for internal combustion racecars. In order to adapt to the electrification of transportation and to the new competitions reserved for electric cars, the team designed and manufactured a high performance electric powertrain for their 2015 car. The traditional approach used to design an electric powertrain is to set the desired performances of the vehicle. These criteria include the maximum incline that the car must be able to climb, the desired range and a speed profile over time, also known as road cycle. Unfortunately, this approach is not suitable for the design of an electric powertrain for use in a Formula SAE racecar. Since this type of vehicle is not intended for city driving nor highway driving, the existing road cycles are not representative of the expected operating conditions. The realization of this project required the identification of the road cycle on which the vehicle will operate. It is used as a starting point for the design of the powertrain, which includes the electric motors, the battery pack and the power inverters. The use of a genetic optimization algorithm, followed by a local optimization coupled to a finite element analysis tool yielded an optimal solution suitable for the Formula SAE type race tracks. The drivetrain was designed, manufactured and integrated into the 2015 ULaval Racing vehicle. The car participated in various competitions intended for electric racecars and received multiple awards for its inovative design and its performance.
The Formula SAE (Society of Automotive Engineers) is a student engineering competition for which students design, build and race a single-seater racing car. Multiple events are organized every year during which the teams can compete against other universities. With more than 500 teams participating worldwide, it is the biggest student engineering competition in the world. The tests include the evaluation of the design, production costs, acceleration of the car, etc. The ULaval Racing team participated during more than 20 years at the annual Michigan competition reserved for internal combustion racecars. In order to adapt to the electrification of transportation and to the new competitions reserved for electric cars, the team designed and manufactured a high performance electric powertrain for their 2015 car. The traditional approach used to design an electric powertrain is to set the desired performances of the vehicle. These criteria include the maximum incline that the car must be able to climb, the desired range and a speed profile over time, also known as road cycle. Unfortunately, this approach is not suitable for the design of an electric powertrain for use in a Formula SAE racecar. Since this type of vehicle is not intended for city driving nor highway driving, the existing road cycles are not representative of the expected operating conditions. The realization of this project required the identification of the road cycle on which the vehicle will operate. It is used as a starting point for the design of the powertrain, which includes the electric motors, the battery pack and the power inverters. The use of a genetic optimization algorithm, followed by a local optimization coupled to a finite element analysis tool yielded an optimal solution suitable for the Formula SAE type race tracks. The drivetrain was designed, manufactured and integrated into the 2015 ULaval Racing vehicle. The car participated in various competitions intended for electric racecars and received multiple awards for its inovative design and its performance.
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Syerko, Oléna. "Tensile and bending behavior of dry fibrous materials : experimental study and modeling by multi-scale asymptotic homogenization approach." Thesis, Lille 1, 2012. http://www.theses.fr/2012LIL10154.
Full textAbstract:
Les renforts fibreux secs utilisés dans les composites structuraux sont composés d'un arrangement de fils eux-même constitués de milliers de fibres. Etant données la complexe architecture multi-échelle et la faible cohésion entre leurs constituants, ils montrent des propriétés en traction de plusieurs ordres de grandeurs supérieurs à ceux en flexion. Dans ce contexte, ce travail porte sur l'étude de la traction et de la flexion de matériaux fibreux en tenant compte de leur réalité géométrique à l'échelle mésoscopique, à la fois expérimentalement et analytiquement. Les matériaux tissés, ayant une ondulation périodique, sont considérés. Une nouvelle méthodologie a été développée pour la modélisation du comportement de structures ondulées (avec une variable rapide) en re-projetant des forces, moments et déplacements sur l'axe neutre de la structure. Les solutions exactes des problèmes sur la traction et flexion d'une poutre sont obtenues. En parallèle, les tissus et fils extraits ont été testés en flexion et traction. Les rigidités des fils ont été extraites en couplant l'analyse d'image et une méthode inverse. En général les résultats expérimentaux ont démontré un lien entre l'ondulation de la structure et les propriétés résultantes. De plus, ils ont montré l'applicabilité de la méthode d'homogénéisation réalisée. Enfin, l'approche permet de poser et résoudre le problème d'optimisation de l'architecture fibreuse au travers de la géométrie des fils constitutifsDry fiber reinforcements used in structural composites consist of arrangements of yarns themselves consisting of alignments of thousands of fibers. Due to the complex multi-scale architecture and low cohesion between their constituents, they exhibit tensile properties several orders of magnitude higher than the bending ones. This work aims at studying the tensile and bending behaviors of fibrous materials, taking into account their meso-scale architecture, both experimentally and analytically. Woven fabrics, owing a periodic and corrugated geometry of their inter-weaved yarns, are under consideration. A new methodology has been developed for the modeling of the stress-strain state of corrugated structures (with fastly variable parameters) re-projecting applied forces, moments, and displacements on the neutral axis of the structure. The exact solutions for the problems about tension and bending of a beam have been obtained. In parallel, fabrics and constituting yarns have been tested on a bending set-up based on the cantilever principle. Tensile tests have also been performed on yarns extracted from the considered fabrics. Tensile and bending properties of yarns have been identified from tests coupling image analysis and inverse method. In general, the experimental results have demonstrated the link between the structure with corrugated constituents and its mechanical response to loadings. Also, they have justified the applicability of the multi-scale homogenization method for the prediction of effective properties. Finally, the approach permits to set and to efficiently solve the problem of the optimal design of fibrous materials from the crimped constituents geometry
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Qu, Zhengwei. "Contribution à l'étude de l'endommagement et de la rupture des élastomères sous chargements monotones et cycliques." Thesis, Lille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LIL10080.
Full textAbstract:
La connaissance du comportement des matériaux élastomères est un enjeu important pour la conception de composants ou de structures mécaniques. Que ce soit sous chargement monotone ou cyclique, uniaxial ou multiaxial, ces propriétés doivent être maîtrisées afin de construire des outils prédictifs de durée de vie robustes Dans la revue bibliographique, après une présentation des propriétés physico-chimiques des matériaux élastomères, les modèles pour décrire leur comportement monotone sont discutés. Sont également présentées, les mécanismes d'endommagement (effet Mullins, adoucissement cyclique) ainsi que les aspects liés à 1 a fatigue et à la rupture de ces matériaux. Dans une deuxième partie, qui concerne les chargements cycliques, on s'intéresse tout d'abord à l'endommagement de type Mullms. Des expénences réalisées sur un élastomére de type SBR, mettent en évidence ce mécanisme d'endommagement. Se basant sur les travaux de Miehe. la prédiction par ce type de modéle conduit à un accord acceptable avec les données expérimentales On s'intéresse ensuite à la prédiction de la durée de vie en fatigue en utilisant la définition de l'endommagement de Lemaltre. Sur la base d'une densité d'énergie d'Ogden d'ordre 4, on généralise un modéle développé par Wang permettant de calculer la durée de vie d'un élastomère. Ce modèle simple à deux paramètres permet de rendre à priori compte des évolutions observées expérimentalement en chargement uniaxial.On montre également les limites d'un tel modéle pour des chargements multiaxiaux. Dans la troisième partie, il s'agit de développer un outil prédictif de rupture des élastoméres sous chargement monotone et multiaxial Se basant sur le concept de défaut intrinsèque, et s'appuyant sur la mécanique de la rupture, on construit, par des simulations éléments finis en chargement biaxial, une courbe d'état limite dans le plan des élongations principales, dans le cas des contraintes planes. Les valeurs ainsi prédites sont en accord satisfaisant avec des données expérimentales pour deux matériaux différents (NR et SBR). Enfin, on tente de généraliser cette approche pour des cas où la pression hydrostatique est prépondérante, c'est-à-dire où la cavitation est le principal mécanisme de dégradationKnowledge of the behavior of rubber matenals is an important issue for the design of components and mechanical structures Whether under monotonic or cyclic loading, uniaxial or multiaxial, these properties must be known in order to build strong predictive tools of Iife duration. ln the literature review, after a presentation of physieo-chemical properties of elastomeric materials, models to deseribe their monotonic behavior are discussed. The mechanisms of damage (Mullins effect, stress softening ... ) and features related to fatigue and fracture of these materials are also presented. ln a second part, dealing with cyclic loading, we first focus on the Mullins effect. Experiments conducted on a SBR, highlight this mechanism of damage. Based on the work of Miehe, predicted responses by this model lead to a suitable agreement with the expenmental data. Further, we investigate the prediction of lifetime fatigue using the detimtion of damage givcn by Lemaitre. On the basis of a 4th order strain energy density of Ogden, a model developed by Wang to calculate the lifetime of an elastomer is generalized. This simple model requiring only two parameters to be identified, gives predicted values in agreement with expenmental data in the uniaxial loadmg. The limlts of such a modelling when applied to multiaxial loading are also presented. ln the third part, our purpose is to develop a predictive tool for fracture of rubbers under multiaxial but monotonic loading. Based on the concept of intrinsic defect, and usmg fracture mechanics, finite element simulations under biaxial loading allow to build a yield curve in the principal stretches coordmates and in the case of plane stress. The predieted values are in quite good agreement with experimental data for two different materials (NR and SBR). Finally, attempts to generalize this approaeh for cases where cavitation is the main mechanism of degradation is highlighted
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Koffi, Konan. "Etude numerique et experimentale des eclissages aeronautiques somis a des chargements de traction et flexion." Toulouse, INSA, 1999. http://www.theses.fr/1999ISAT0024.
Full textAbstract:
Les eclissages constituent l'un des elements les plus importants de la structure aeronautique. Les eclissages sont des assemblages boulonnes ou rivetes de pieces planes ou quasi-planes chargees dans le plan. Le but de ces travaux de these est d'ameliorer la conception de ces assemblages pour eviter des fissurations prematurees de fatigue. Nous avons montre par la technique des plans d'experiences, la meilleure disposition des boulons pour homogeneiser le transfert de charge aux lignes de fixations. La simulation numerique de differents types d'eclissage a montre l'existence d'un angle optimal de dessin des eclisses qui rend les fixations de la ligne extreme isocritiques. Une courbe donnant la valeur de cet angle en fonction du rapport de contrainte (traction/flexion) est proposee. Les resultats theoriques ont ete valides par des essais statiques et de fatigue sur une machine concue et realisee a cet effet. Une bonne correlation a ete obtenue entre les resultats des simulations numeriques et les essais statiques. Les essais de fatigue ont montre que la nouvelle disposition constructive a une endurance deux fois plus elevee que l'ancienne. Les recommandations qui ont ete faites pour la conception des eclissages de cadres d'avions civils devraient permettent d'ameliorer la performance de ces structures. Les resultats obtenus seront integres au manuel de conception de l'aerospatiale.
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Roy, Sébastien. "Mesure de l’adhérence et des propriétés mécaniques de couches minces par des essais dérivés de la nanoindentation. Application à la microélectronique et au biomédical." Paris, ENMP, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00289845.
Full textAbstract:
Ce travail s’articule autour de trois essais mécaniques mis en place sur un appareil de nanoindentation pour caractériser des couches minces de cuivre, de SiN et de SiCN pour des applications microélectroniques (interconnexion), et des couches minces polymères pour des applications biomédicales (revêtement de stent actif). L’essai de nanoindentation normale a été utilisé pour la mesure des propriétés mécaniques des couches de cuivre (500 nm d’épaisseur) déposées sur un substrat Ta/TaN/SiO2/Si. Les résultats expérimentaux, appuyés par une simulation numérique 2D, ont démontré l’inadéquation du modèle d’Oliver et Pharr pour ces couches minces métalliques du fait de la croissance d’un bourrelet autour de la zone de contact. Un effet d’écrouissage des couches de cuivre, augmentant avec leur température de recuit, a également été mis en évidence par une croissance drastique des valeurs de dureté au cours de la pénétration de l’indenteur. L’essai de nanoindentation sur coupe ou « Cross Sectional Nanoindentation » a été employé pour mesurer l’adhérence de ces mêmes couches de cuivre. Les travaux expérimentaux ont permis d’améliorer le protocole expérimental et l’interprétation mécanique de cet essai récent. Les résultats ont mis en évidence la forte influence de la température de recuit et de la présence, ou non, de gravures sur l’adhérence des couches. Une approche numérique 3D a été développée pour la quantification énergétique de l’essai. L’essai de micro-rayure a permis, dans un premier temps, d’évaluer l’adhérence des couches dures SiN et SiCN (40 à 120 nm) déposées sur un substrat Cu/Ta/TaN/SiO2/Si. L’accent a été mis sur l’influence de l’épaisseur de la couche et de l’usure de la pointe sur la force critique d’endommagement. Une modélisation par éléments finis a montré que le délaminage de la couche mince est provoqué par d’importantes contraintes à l’interface SiCN/Cu et dans le revêtement. L’essai de micro-rayure a ensuite été appliqué à des couches polymères (500 à 1000 nm) déposées sur acier inoxydable. Ces échantillons présentent un comportement radicalement différent de celui des couches SiN ou SiCN. Les résultats montrent l’avantage procuré par une couche électro-greffée utilisée en tant que primaire d’adhésionThree different tests, developed on a nanoindentation apparatus, are used for the mechanical characterization of various thin films: Cu, SiN and SiCN films for microelectronics (interconnection) and polymer films for biomedicals (drug eluting stent). Basic nanoindentation test is used for the measurement of mechanical properties of 500 nm Cu thin films deposited on Ta/TaN/SiO2/Si substrate. The experimental results and the 2D finite element calculations show the inadequacy of the Oliver and Pharr analysis for this kind of materials, because of the growth of a pile-up around the contact area. A work-hardening effect also induces a huge increase of the hardness values during penetration. This work-hardening effect is influenced by annealing temperature of the Cu films. Mechanical adhesion of Cu films was then measured by Cross Sectional Nanoindentation (CSN). The experimental procedure and the mechanical interpretation of this test were strongly improved. Results show the influence of annealing temperature and substrate patterning on Cu adhesion. A 3D numerical simulation is developed to calculate deformation energy spent during film delamination. A micro-scratch test was employed for adhesion measurement of SiN and SiCN thin films (40 to 120 nm) deposited on Cu/Ta/TaN/SiO2/Si substrate. The influence of the film thickness and the wear of the indenter tip on the critical force are studied. Finite element calculations show that the delamination at critical force is due to high stress in the SiCN film and at SiCN/Cu interface. Micro-scratch test was then applied to polymer films (500 to 1000 nm) deposited on stainless steel. The results show the enhancement of the adhesion when an electro-grafted sub-layer is used to promote steel/polymer interface
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Koss, Stefan. "Ecrouissage isotrope et anisotrope des aciers laminés soumis à de grandes déformations." Grenoble 1, 1992. http://www.theses.fr/1992GRE10101.
Full textAbstract:
L'objet de ce travail est l'analyse experimentale et theorique en grandes deformations de l'ecrouissage isotrope et anisotrope des toles d'aciers laminees pour emboutissage profond. L'interet particulier porte sur l'influence de la morphologie et du degre d'anisotropie initiaux, ainsi que sur l'etude des essais hors-axes. Un programme experimental a ete developpe pour trois nuances d'acier, qui se distinguent par leurs textures morphologiques et par leur anisotropie initiales. Des methodes experimentales specifiques pour les essais hors-axes sur les materiaux anisotropes ont ete utilisees et developpees dans le souci permanent d'obtenir des donnees experimentales realistes et precises. Des essais sequentiels en traction-traction ont ete realises pour etudier la contribution des parametres suivants: grandeur et orientation de la predeformation, et orientation de la seconde traction simple. En fonction de ces parametres, les modules et les limites d'elasticite, les contraintes maximales, les deformations limites et les coefficients d'anisotropie, ainsi que les courbes d'ecrouissage sont presentes, mettant en evidence la complexite des phenomenes d'ecrouissage isotrope et anisotrope, l'influence de la morphologie et l'importance de l'anisotropie initiale. Les limites elastiques a 0. 2% de deformation irreversible sont modelisees correctement par le critere de plasticite propose par boehler, qui prend en compte l'orthotropie initiale et l'ecrouissage anisotrope. L'evolution du degre et du type de l'anisotropie est evaluee a l'aide de ce critere et par des parametres d'anisotropie definis de facon empirique
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Mabille, Pascal. "Évaluation des hétérogénéités locales de déformation d'aciers extra-doux sollicités en traction et en fatigue." Toulouse, ENSAE, 1995. http://www.theses.fr/1995ESAE0005.
Full textAbstract:
L'application du théorème de la déformation minimale et l'utilisation de microgrilles permettent d'évaluer les hétérogénéités de déformation en tout point et de superposer les cartes de déformations calcules à la microstructure. Cette démarche d'inspiration mécanique conduit à une nouvelle approche de la caractérisation de la déformation microstructurale. Par dépôt sur l'échantillon d'un réseau de mailles carrées (pas : 2 micromètres, largeur 0. 3 micromètre), et mesure des coordonnées des noeuds après déformation, il est possible d'identifier les valeurs propres du tenseur de Cauchy-Green droit de l'état déformé et d'en déduire la déformation généralisée minimale en tout point. Les matériaux étudiés sont des aciers extra-doux dont la taille de grains varie de 10 à 30 micromètres. Des essais ont été réalisés in-situ sous microscope électronique à balayage et à basse température, sur des éprouvettes plates sollicitées en traction monotone sur une micromachine de traction. Nous avons pu ainsi corréler les aspects micro-, méso- et macroscopiques de la déformation. Le développement des lignes de glissement sur la surface des éprouvettes et la distorsion du réseau microlithographié mettent en évidence de fortes hétérogénéités locales de la déformation. La méthode a été étendue aux sollicitations en fatigue à l'air ambiant et sous vide. Il a été nécessaire de concevoir et de réaliser un prototype de micromachine de fatigue mettant en oeuvre leffet piézoélectrique. Les hétérogénéités locales de déformation au voisinage de la fissure principale ont été évaluées, suite à des études de propagation de fissure aux échelles microscopique et macroscopique, de microfractographie et d'endommagement. Ce travail s'inscrit dans le développement actuel de nouveaux aciers d'intérêt induqtriel dans le domaine de la construction mécanique.
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Demmerle, Stefan. "Optimisation des essais biaxiaux directs sur les métaux laminés." Grenoble 1, 1993. http://www.theses.fr/1993GRE10138.
Full textAbstract:
L'objet de ce travail est le developpement et la mise au point de methodes mathematiques et numeriques, ainsi que de techniques experimentales, pour optimiser les essais biaxiaux en double traction sur les metaux lamines anisotropes, et obtenir ainsi des donnees experimentales realistes et fiables pour l'identification correcte des lois de comportement de ces materiaux. Pour la realisation correcte des essais biaxiaux, un programme d'asservissement pour une machine d'essais biaxiale directe, permettant le pilotage des essais a partir des donnees mesurees en temps reel, a ete concu et mis en uvre. De plus, la technique du montage des eprouvettes en rotules ponctuelles a ete adaptee aux essais biaxiaux hors-axes et, pour la premiere fois, une machine d'essais biaxiale est equipee de cette nouvelle technique. Un interet particulier de ce travail porte sur la definition de la meilleure geometrie des eprouvettes pour les essais biaxiaux directs, a l'aide de simulations numeriques en elements finis. A cette fin, un critere mathematique d'optimisation et le modele numerique correspondant ont ete developpes pour l'optimisation de la geometrie des eprouvettes cruciformes, en considerant des materiaux elastiques isotropes, elastiques anisotropes, et elastoplastiques isotropes avec ecrouissage isotrope dans le cadre des grandes deformations. Enfin, un programme experimental a ete realise pour des toles en alliage d'aluminium et en acier doux, dans le but de demontrer la validite et les performances des methodes et techniques proposees
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Naït, Oultit Bouchra. "Endommagement des soudures d'aciers à très haute résistance pendant l'essai de traction en croix : analyse mécanique et métallurgique de la fissuration dans la zone fondue." Saint-Etienne, EMSE, 2008. http://www.theses.fr/2008EMSE0032.
Full textAbstract:
Le soudage par point est l’un des procédés incontournables de l’industrie automobile. Le développement de nouveaux aciers à très haute résistance (THR, Rm≥800MPa) doit répondre alors à des préconisations très spécifiques liées à ce procédé. Dans le test de traction en croix, l’aspect après rupture généralement requis est le déboutonnage dans le métal de base ou dans la Zone Affectée Thermiquement (ZAT). Or ce comportement très courant pour les aciers faiblement alliés diffère pour les aciers Dual-Phase (DP) et TRansformation-Induced Plasticity (TRIP). La fissure se propage le plus souvent partiellement ou totalement dans la zone fondue (ZF) le long du plan de joint. Cette morphologie à rupture est souvent rejetée durant les tests qualitatifs car assimilée à une faible tenue mécanique du noyau fondu. En plus, la tenue mécanique (CTS) de l’assemblage n’augmente pas avec la résistance mécanique du métal de base. Une méthode originale d’analyse de l’évolution de la courbe de traction en croix nous a permis de révéler jusqu’à six étapes d’endommagement. Ces séquences traduisent la rigidité apparente de l’assemblage durant le test. L’interprétation physique des différentes évolutions confirme que la tenue CTS de l’assemblage n’est pas directement corrélée à un type de rupture précis. C’est l’interaction entre les composantes mécaniques du test et la résistance locale à la fissuration qui permettent d’aboutir à la valeur en CTS. Plusieurs nuances DP et TRIP présentant des types de ruptures différentes ont été ainsi analysées. Notre compréhension de la microstructure locale nous a amené à évaluer l’impact de chaque séquence d’endommagement sur la tenue mécanique finale. On en conclut alors que les ruptures dans la zone fondue n’induisent pas nécessairement une baisse de la tenue mécanique. Cette approche nous a permis aussi de développer un outil de compréhension du comportement des soudures (DCM, Damage Contribution Methodology) afin de cibler les leviers sur lesquels on pourrait agir pour atteindre des performances optimalesResistance spot welding is the most widely used joining process in automotive industry. In order to assess the performances of the spot welds, specific behaviour is recommended after the cross-tension test. Mild and low-alloyed steels show a plug failure occurrence in the base metal or the Heat-Affected Zone (HAZ) and then meet the standards. Newly developed advanced high-strength steels (AHSS, Rm≥800MPa) have to meet also specific requirements of this process. However, Dual-Phase (DP) and TRansformation-Induced Plasticity (TRIP) steels exhibit a completely new behaviour where crack propagates very often partially or totally within the Fusion Zone (FZ) along the joint interface. The obtained plug size is generally rejected after qualitative tests because it is assumed to correspond to a very low mechanical strength. Add to this that the cross-tension strength (CTS) of the joint does not increase with base metal resistance. In this work, a new methodology to analyse the cross-tension test curves is developed and leads to the definition of the damage steps (6 at most). These sequences are highlighted by precise evolutions of the apparent rigidity during the test. Physical interpretations explain the occurrence of each sequence and confirm that CTS level is not directly correlated to a specific failure type. In order to assess CTS, we argue how both mechanical components of the solicitation and local crack resistance have to be considered. Several DP and TRIP steels exhibiting very different failure types are analyzed. Our characterization of local microstructure leads us to understand the variations of the apparent rigidity during a given sequence and hence the impact of base metal or weld microstructures on CTS. It is hence assessed that crack paths responsible for failures within the FZ are not necessarily indicative of a reduced mechanical strength. This approach is capitalized through the Damage Contribution Methodology, DCM. With the help of this new tool, it becomes possible to target the physical factors that steel developers have to act on to reach optimal mechanical behaviour
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Clément, Philippe. "Détermination des propriétés mécaniques de céramiques poreuses par essais de microindentation instrumentée sphérique." Phd thesis, INSA de Lyon, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00961208.
Full textAbstract:
L'objectif de cette thèse porte sur le développement de nouveaux moyens de caractérisation mécanique de matériaux poreux inorganiques. La technique de microindentation instrumentée avec indenteur sphérique a été utilisée pour déterminer les propriétés mécaniques du plâtre pris, utilisé comme matériau modèle, à deux porosités différentes (30 et 60%vol). Les méthodes analytiques, développées initialement en nanoindentation, ont permis d'extraire la dureté et le module d'élasticité des deux matériaux, ainsi que les courbes contrainte-déformation d'indentation. Une méthodologie d'essai a été notamment détaillée afin de pouvoir appliquer cet essai d'indentation sphérique à l'étude de céramiques à forte porosité. Une approche numérique a permis de compléter les méthodes analytiques et d'identifier une loi de comportement élastoplastique pour le matériau modèle. Un modèle éléments finis 2D-axisymétrique a ainsi été développé pour simuler les essais d'indentation sphérique. Un module d'indentification inverse, MIC2M, a ensuite été utilisé pour identifier les paramètres associés au critère de Drücker-Prager (cohésion, frottement et dilatance) pour minimiser l'erreur entre la courbe expérimentale et numérique. La simulation de l'indentation Vickers, ainsi que des essais de compressions uniaxiaux et œdométriques ont permis de valider les paramètres matériaux identifiés par indentation sphérique. L'utilisation des techniques de tomographie aux rayons X et de microscopie électronique à balayage (MEB) a permis de mettre en évidence une densification du matériau au cours de l'indentation. Aucune fissure macroscopique fragile n'a par contre été observée, confirmant les différences de comportement mécanique entre des céramiques à fort taux de porosité et des céramiques denses. La méthodologie ainsi développée a ensuite été appliquée au cas d'une céramique biorésorbable à base de phosphate de calcium, famille de matériaux largement utilisée pour la substitution osseuse. Des cylindres de ciments brushitique ont subi un vieillissement in vitro d'une durée maximale de deux mois dans une solution de Phosphate Buffered Saline rafraichie. La méthode de microindentation a permis de suivre l'évolution des différents paramètres mécaniques au cours de la cinétique de dégradation des ciments. Les résultats ont montré une bonne corrélation entre les évolutions des propriétés mécaniques et physicochimiques des échantillons, suivies par diffraction des rayons X et MEB. Ainsi, après une dissolution initiale du ciment, la précipitation de nouvelles phases de phosphates de calcium plus stables a entraîné une augmentation des caractéristiques mécaniques en cours de vieillissement, mesurées par indentation. Cette méthode d'essai semble donc être un outil prometteur pour le suivi des propriétés d'explants biomédicaux et, plus généralement, des céramiques à fortes porosités.
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Jalbout, Ali. "Étude expérimentale de l'influence de l'endommagement induit sur le comportement mécanique d'une roche fragile." Lille 1, 2005. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2005/50376-2005-Jalbout.pdf.
Full textAbstract:
La prédiction de la stabilité des ouvrages souterrains est toujours un enjeu économique important, que ce soit dans le domaine du génie civil, du génie minier ou du génie pétrolier. L'analyse de la stabilité de ces ouvrages nécessite une bonne connaissance des mécanismes de déformation et de rupture du milieu rocheux. L'objet de ce travail, est l'étude de l'effet de l'anisotropie induite sur le comportement d'un grès des Vosges. La méthode consiste à créer différentes configurations d'endommagement correspondant à plusieurs états de fissurations, et par la suite, examiner l'évolution de certains paramètres mécaniques. L'étude est réalisée au moyen d'essais conventionnels (compression triaxiale, traction, couplage) sur un matériau présentant une isotropie initiale. L'endommagement du matériau est fait sur des grands blocs après plusieurs essais préliminaires de témoins. Trois configurations de dégradation ont été réalisées. Une étude détaillée est réalisée sur des échantillons carottés dans ces blocs. L'influence de l'anisotropie de l'endommagement induit sur l'évolution des propriétés mécaniques est étudiée. L'analyse des résultats met en évidence l'effet du pré - endommagement sur l'évolution des propriétés mécaniques.
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Jacquot, Benoît. "Conception, étude et réalisation des algorithmes de commande des systèmes de traction asynchrone pour les TGV de nouvelle génération." Toulouse, INPT, 1995. http://www.theses.fr/1995INPT115H.
Full textAbstract:
Cette etude porte sur la commande d'une machine asynchrone dans le contexte de la traction ferroviaire (tgv), pour le domaine des basses vitesses. Les contraintes liees a ce type d'application sont multiples. L'utilisation des gto impose une frequence de decoupe faible, la charge mecanique peut varier brutalement, l'etage d'entree pose des problemes de stabilite pour commencer, l'articulation entre les differentes composantes de la commande (mli, regulation, observation) est etudiee precisement. Ensuite, la mli vectorielle est analysee. Des degres de liberte sont mis en evidence et debouchent sur une modification originale des spectres harmoniques qui ne change en rien le comportement dynamique du systeme. Au niveau de l'observation, la reconstitution du flux rotorique est assuree par un filtre de kalman. Il utilise une description stochastique qui prend en compte les bruits d'etat et de mesure du systeme. Concernant la regulation, deux structures sont presentees. L'une repose sur la methode du flux oriente. L'autre utilise un modele discret qui est detaille dans ce travail. Elle permet l'obtention de tres grandes dynamiques de couple. Dans les deux cas, le probleme de stabilite lie au filtre d'entree est mis en evidence, puis resolu. Une commande complete a ete validee sur un banc d'essai industriel de forte puissance
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Gy, René. "Étude de l'endommagement mécanique dans un tissu composite carbone-époxy sous sollicitation de traction uniaxiale et quasi-statique." Compiègne, 1987. http://www.theses.fr/1987COMPI257.
Full textAbstract:
Une étude bibliographique générale des travaux sur l'endommagement des matériaux composites est d'abord effectuée. Les techniques expérimentales d’étude de l’endommagement sont également passées en revue : l’instrumentation en extensométrie et en émission acoustique, la technique de radiographie après imprégnation à l’iodure de zinc et l’examen au microscope optique et au MEB sont celles qui seront utilisées dans cette étude. Après une caractérisation classique du tissu non endommagé, des éprouvettes d’un nouveau type capables de l’instrumentation prévue sont définies. La sollicitation parallèle aux fils de chaîne du tissu provoque des ruptures progressives de fibres qui n’ont pas d’effet sur le module longitudinal du matériau. De très faibles déformations résiduelles sont enregistrées avec la progression de l’endommagement définie par l’activité acoustique cumulée. La sollicitation à 45° par rapport aux fils provoque des décohésions fibre-résine qui finissent par donner une fissuration généralisée. On peut mettre en évidence une dégradation du module de cisaillement due à l’endommagement, mais on peut également montrer que l’essentiel de la non-linéarité de comportement du matériau ainsi solicité est intrinsèque à la résine. Un empilement quasi-isotrope de couches de tissu chargé parallèlement aux fils de chaîne de couches externes s’endommage d’abord par rupture progressives des fibres parallèles à la sollicitation. Aux charges les plus élevées, d’autres mécanismes complexes apparaissent. Enfin, on tente de rendre compte du comportement du matériau à l’aide d’un modèle micromécanique simple du tissu. Cette modélisation permet d’expliquer l’écart de module entre un tissu et un stratifié à plis croisés équivalent. Elle permet également de rendre compte de la légère augmentation de module en fonction de la déformation mise en évidence expérimentalement.
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Charih, Fouad. "Comparaisons théorique et expérimentale de machines à aimants permanents pour la traction de véhicules électriques." Thesis, Besançon, 2016. http://www.theses.fr/2016BESA2023/document.
Full textAbstract:
Le travail de thèse s’inscrit dans le cadre du projet TRAX. Il s’agit là du développement de moteurs électriques destinés à la traction des petits véhicules électriques urbains. Les caractéristiques clés d’une machine électrique pour une application de traction sont le couple, le rendement, la fiabilité, l’encombrement et la plage de vitesse à puissance maximale (dé-fluxage). Les machines électriques à aimants permanents répondent à ces exigences. C’est pourquoi ce travail de thèse s’est intéressé à l’étude des performances de machines à aimants permanents en proposant une étude comparative. Un état de l’art basé sur l’étude des brevets des machines électriques dans les applications automobiles est réalisé. Une description des dernières avancées des moteurs électriques principalement des structures à aimants permanents est fournit. Nous avons modélisé une première machine avec une méthode ana-lytique simplifiée basée sur la résolution des équations de Maxwell en 2D. Cette méthode est confrontée à une méthode numérique. Trois nouvelles machines sont définies à partir de la première en modifiant la configuration du rotor. La comparaison de quatre structures à aimants permanents est réalisée par des modèles numériques. Les performances à vide et en charge ainsi que le calcul des inductances dans l’axe direct et en quadrature sont évaluées. Les résultats théoriques sont comparés aux essais expérimentauxThe thesis is part of the TRAX project. It deals with development of electric motors used for traction of small urban electric vehicles. The key characteristics of an electric machine for traction application are the torque, efficiency, reliability, size and flux-weakening. The permanents magnets electric machines meet these requirements. That’s why this thesis takes interest in the performances of permanents magnets machines by proposing a comparative study. A study of patents for electrical machines in automotive applications is realized. A description of the latest advances in electrical motors, mainly in permanent magnet structures, is provided. We started to model a first machine with a simplified analytical method based on the resolution of Maxwell's equations in 2D. This method is compared with a numerical method. Three new machines are defined from the first one by changing the configuration of the rotor. The comparison of four structures with permanent magnets is realized by numerical models. No load and load performances, as well as the calculation of inductances in the direct and quadrature axis, are evaluated. The theoretical results are compared with experimental tests
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Astudillo, de la Vega Esteban. "Etude expérimentale du comportement mécanique d'un béton fibré à ultra hautes performances (BFUHP) en traction biaxiale." Cachan, Ecole normale supérieure, 2002. http://www.theses.fr/2002DENS0009.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est d'identifier et de modéliser, d'un point de vue essentiellement expérimental, le comportement mécanique d'un Béton Fibré à Ultra Hautes Performances (BFUHP) sollicité en traction biaxiale. Les BFUHP sont des matériaux de résistance à la compression supérieure à 150 MPa, et pouvant aller jusqu'à 250 MPa. L'utilisation de fibres dans ces matériaux permet d'obtenir un comportement ductile en traction. Dans un premier temps, le comportement des Bétons classiques et des Bétons de Fibres Métalliques (BFM) sous différentes sollicitations uniaxiales et biaxiales est présenté. Ensuite, le comportement expérimental des BFUHP est abordé au travers d'une campagne d'essais en traction uniaxiale. La répartition des fibres dans les éprouvettes testées est étudiée à l'aide de deux méthodes de comptage de fibres : l'analyse d'images et les mesures de champ magnétique. La pertinence et les performances de ces deux techniques sont évaluées. Une éprouvette cruciforme en BFUHP a été conçue. Des essais de traction biaxial ont été ainsi réalisés sur la machine traxiale ASTREE du LMT à partir d'un protocole expérimental original qui comprend l'utilisation d'un dispositif de corrélation d'images numériques pour l'obtention de champs de déplacement et la mesure de déformations. Les déformations maximales obtenues avant fissuration sont comparées à celles rapportées dans la littérature sur des matériaux béton et béton hautes performances. Les résultats expérimentaux permettent de proposer un critère de fissuration pour ce type de matériau sollicité en bitraction. Enfin, les résultats expérimentaux sont comparés à ceux obtenus en utilisant un modèle d'inclusion d'Eshelby à deux échelles, dont les principales caractéristiques sont présentées.
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Hamdi, Adel. "Critère de rupture généralisé pour les élastomères vulcanisables et thermoplastiques." Lille 1, 2006. https://pepite-depot.univ-lille.fr/RESTREINT/Th_Num/2006/50376_2006_242.pdf.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse a été effectué au Laboratoire de Mécanique de Lille dans le cadre d'un projet dénommé «CRlTEL», soutenu par le ministère de l'industrie (DIGITIP). L'objectif de ce mémoire était de définir un critère de rupture généralisé valable pour les matériaux vulcanisables et thermoplastiques. Ce critère permettra de dimensionner les structures en élastomères, travaillant dans des conditions extrêmes de sollicitations, par rapport à leurs propriétés limites. Pour ce faire, la démarche que nous avons adoptée s'est traduite par la division du travail en deux parties: la 1ère traite les pièces «minces» où le chargement est de types contraintes planes, la 2eme est consacrée aux pièces «volumiques» pour lesquelles l'effet de la pression hydrostatique doit impérativement être pris en compte. Sur la base d'une importante campagne d'essais uni et biaxiaux, nous avons développé un critère de rupture basé sur les déformations principales logarithmiques, appelé critère hyperbolique amélioré (Hc). Ce critère, validé avec succès sur quatre types d'élastomères (NR, SBR, TPE et PU), peut être facilement identifié à partir de deux essais mécaniques de traction uniaxiale et de traction équibiaxiale. Ensuite, nous avons mené une étude expérimentale complémentaire en utilisant des éprouvettes contenant des fissures à différentes orientations. A l'aide d'une analyse numérique détaillée par la méthode des éléments finis (MEF) , via le logiciel «ANSYS», nous avons montré que (Hc) permet aussi de régir l'amorçage des pièces préfissurées. Par ailleurs, nous avons proposé un critère de prédiction de la direction de propagation de fissure pour les deux matériaux vulcanisables NR et SBR. Dans le cas des pièces «volumiques», la rupture est principalement due à l'apparition et à la croissance de micro vacuoles au sein du matériau. En effet, nous avons confirmé à travers des résultats de mesure de variation de volume, d'analyses par tomographie aux rayons X et d'examens de faciès de rupture, menés sur des éprouvettes disques en SBR, que sous une forte dépression hydrostatique des cavités apparaissent dans le matériau et produisent sa rupture. Ensuite, à partir de calcul numérique par la MEF, réalisée avec le logiciel «MSC MARC», nous avons montré que pour les éprouvettes de facteurs de forme importants, les cavités apparaissent au cœur de l'échantillon pour des niveaux de dépression hydrostatique identiques. De plus, nous avons remarqué que le critère de cavitation théorique, basé sur une valeur de pression critique pc = SE/6, donne des résultats assez satisfaisants dans le cas du matériau SBR. En revanche, pour les éprouvettes dont les facteurs de forme sont faibles, les lieux de pression hydrostatique maximale se situent au niveau de l'interface caoutchouc-métal, et c'est plutôt une rupture par décohésion qui a lieu. Enfin, nous avons mis en évidence, à partir des simulations numériques de quelques géométries d'éprouvettes (disques de différentes épaisseurs, disques avec fissures circonférentielles et cylindres contenant des inclusions rigides), que les deux critères de nucléation de cavités, de BalI et de Hou et Abeyaratne, donnent souvent des résultats assez comparables.
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Meva'a, Lucien. "Méthodes optiques de mesure à distance des déformations, sur éprouvettes planes à température de figeage et sur éprouvettes cylindriques à température ambiante pour des essais de traction." Poitiers, 1994. http://www.theses.fr/1994POIT2291.
Full textAbstract:
Cette etude porte sur la mesure des deformations par des methodes optiques sans contact, la diffraction optique des reseaux et l'analyse spectrale des images. Utilisees au laboratoire pour des eprouvettes planes, elles sont modifiees pour la mesure des deformations en temps quasi reel d'eprouvettes sollicitees en traction uniaxiale en temperature et sur des eprouvettes cylindriques dont le rayon est inferieur a 10 mm. Nous mesurons par la methode de diffraction des reseaux les caracteristiques mecaniques de deux types d'araldite a la temperature de figeage ainsi que le module d'elasticite et le coefficient de poisson du polycarbonate jusqu'a la temperature de transition vitreuse. Sur les eprouvettes cylindriques, nous mesurons dans un premier temps les deformations par la methode spectrale d'analyse des images. Au prealable, nous montrons l'influence de la courbure des eprouvettes sur les deformations tangentielles par rapport aux eprouvettes planes. La precision des resultats qui depend de la frequence et de la qualite du reseau est de 10#-#3. Dans un second temps, nous utilisons la diffraction optique des reseaux appliquee sur des eprouvettes cylindriques. En transmission comme en reflexion, les taches de diffraction sont allongees suivant la direction normale a l'axe des eprouvettes. Cette forme les rend difficile a analyser par le logiciel de traitement d'image. Pour reduire leur dimension et pouvoir les analyser, nous avons concu deux montages optiques, l'un pour les mesures en transmission et l'autre pour les mesures en reflexion. Les resultats sont obtenus avec une precision de 10#-#4. Les methodes de mesures precedentes nous donnent de bons resultats. Nous avons cependant explore deux voies d'investigation afin d'ameliorer leur precision
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Gong, Xiao Lu. "Développement d'une méthodologie expérimentale associée à une approche analytique pour la compréhension du comportement de plaques composites non-trouées et trouées sous chargement simple et combiné de traction-torsion." Compiègne, 1994. http://www.theses.fr/1994COMPD741.
Full textAbstract:
Le travail de thèse aborde l'étude de l'endommagement et de la rupture des matériaux composites verre/époxyde quasi-unidirectionnels sous chargements simples et combinés de traction-torsion. A cet effet, une méthodologie originale (modèle schématique) basée sur l'émission acoustique et corrélée aux observations microscopiques a été proposée. Ceci a permis d'établir une classification cohérente des différents mécanismes d'endommagement intervenant dans les matériaux composites. Ce modèle schématique a été utilisé par la suite pour mieux comprendre les étapes de dégradation dans les plaques composites non-trouées et trouées sollicitées en statique et en fatigue (traction, torsion et traction-torsion). L'évolution de chaque type d'endommagement et du mécanisme responsable de la chute de rigidité ont été mis en évidence à l'aide d'un paramètre acoustique d'endommagement Rij nommé taux de participation de l'endommagement. L'approche analytique du champ de contraintes proposée a permis d'appréhender le comportement mécanique en torsion et en traction-torsion des plaques considérées. Ainsi, le calcul des contraintes de cisaillement en torsion propose par Lekhnitskii pour de petits déplacements est corrigé en introduisant un moment effectif tenant compte du phénomène de grands déplacements généré par la torsion. La contrainte normale ainsi induite par la torsion peut être calculée par cette approche. Le seuil d'endommagement a pu être prévu aux moyens de critères utilisant l'ensemble des contraintes agissant localement. Le critère de Tsai-Wu tridimensionnel a été adapté au bord du trou. Quant au critère de rupture de Tsai-Hill, il a fallu le modifier pour prédire le seuil d'endommagement. Afin d'éviter l'analyse complexe de la distribution des contraintes, un critère empirique du seuil d'endommagement en traction-torsion a été établi. L'analyse de l'endommagement s'est faite en associant plusieurs techniques : celle de la variation des raideurs, de la réponse des jauges de déformation, de l'émission acoustique, du rapport Felicity, de la microscopie électronique à balayage et de la thermographie infrarouge.
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Bou, Nader Wissam. "Méthodologie de choix et d'optimisation de convertisseurs d'énergie pour les applications chaînes de traction automobile." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019PSLEM047.
Full textAbstract:
D'importants efforts de recherche ont été investis dans l'industrie automobile sur les nouveaux carburants et les nouvelles chaînes de traction hybride électrique afin de réduire les émissions de carbone des véhicules. La consommation de carburant de ces groupes motopropulseurs hybrides dépend des performances du convertisseur d'énergie utilisé, des besoins énergétiques du véhicule, ainsi que de la stratégie de gestion énergétique déployée à bord. Cette thèse examine le potentiel de nouveaux convertisseurs d'énergie comme substitut du moteur thermique à combustion interne (ICE). Les systèmes de turbines à gaz sont considérés comme des convertisseurs d'énergie potentiel pour les chaînes de traction hybride série (SHEV), car ils offrent de nombreux avantages intrinsèques à l'automobile, tels que la capacité de fonctionner avec plusieurs carburants, la compacité, la réduction du nombre de pièces mobiles, la réduction du bruit et des vibrations. Une analyse exergo-technologique explicite est proposée pour identifier les configurations thermodynamiques réalistes. Une étude préconceptionnelle a été réalisée pour déterminer les rapports puissance/poids de ces systèmes. Un modèle SHEV est développé et les composants du groupe motopropulseur sont dimensionnés en fonction des critères de performance du véhicule. Des simulations de consommation sont effectuées sur le cycle d’homologation WLTC, en prenant en compte les besoins en énergie électrique et thermique du véhicule en plus des besoins en énergie mécanique, et en utilisant une méthode innovante d'optimisation comme stratégie de gestion de l'énergie. Le cycle turbine à gaz (avec compression refroidie, régénérateur et réchauffe durant la détente (IRReGT)) est priorisé car il offre un rendement et une densité de puissance plus élevés ainsi qu'une consommation de carburant réduite par rapport aux autres systèmes investigués. De plus, un modèle dynamique a été développé et des simulations ont été effectuées pour tenir compte de la surconsommation de carburant pendant les phases transitoires du démarrage. Des essais ont également été mis en œuvre sur certains sous-systèmes du cycle IRReGT identifié. Les résultats montrent une amélioration de la consommation de carburant avec l'IRReGT comme groupe auxiliaire de puissance par rapport à l'ICE. Par conséquent, le système IRReGT sélectionné présente un potentiel, non négligeable, qui remplacerait le moteur thermique à combustion interne dans les futures chaînes de traction hybride électriquesSignificant research efforts have been invested in the automotive industry on alternative fuels and new hybrid electric powertrain in attempt to reduce carbon emissions from passenger cars. Fuel consumption of these hybrid powertrains strongly relies on the energy converter performance, the vehicle energetic needs, as well as on the energy management strategy deployed on-board. This thesis investigates the potential of new energy converters as substitute of actual internal combustion engine in automotive powertrain applications. Gas turbine systems is identified as potential energy converter for series hybrid electric vehicle (SHEV), as it offers many automotive intrinsic benefits such as multi-fuel capability, compactness, reduced number of moving parts, reduced noise and vibrations among others. An exergo-technological explicit analysis is conducted to identify the realistic GT-system thermodynamic configurations. A pre-design study have been carried out to identify the power to weight ratios of those systems. A SHEV model is developed and powertrain components are sized considering vehicle performance criteria. Energy consumption simulations are performed on the worldwide-harmonized light vehicles test cycle (WLTC), which account for the vehicle electric and thermal energy needs in addition to mechanical energy needs, using an innovative bi-level optimization method as energy management strategy. The intercooled regenerative reheat gas turbine (IRReGT) cycle is prioritized, offering higher efficiency and power density as well as reduced fuel consumption compared to the other investigated GT-systems. Also a dynamic model was developed and simulations were performed to account for the over fuel consumption during start-up transitory phases. Tests were also performed on some subsystems of the identified IRReGT-system. Results show improved fuel consumption with the IRReGT as auxiliary power unit (APU) compared to ICE. Consequently, the selected IRReGT-system presents a potential for implementation on futur SHEVs
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Elmeguenni, Mohamed. "Effet de la triaxialité sur le comportement et la rupture du polyéthylène haute densité : approches expérimentales et numériques." Thesis, Lille 1, 2010. http://www.theses.fr/2010LIL10035.
Full textAbstract:
Dans un premier volet, une approche expérimentale basée sur des essais macroscopiques et des observations microscopiques (MEB et MO) ont permis de préciser la cause de l’endommagement du polyéthylène haute densité (PEHD) et sa sensibilité à la triaxialité des contraintes. Dans un deuxième volet, afin d’explorer des gammes de triaxialités de contraintesplus importantes, des éprouvettes fissurées ont été étudiées expérimentalement et ont permis de discuter de la pertinence des critères impliquant les concepts de la mécanique de la rupture ductile pour l’étude du PEHD. Pour étayer la discussion, deux approches énergétiques (intégrale J et EWF) de la mécanique de la rupture couplées à la technique de corrélation d’images digitales ont été examinées sur trois types d’éprouvettes (SENB, CT et DENT). Enfin, un troisième volet avait pour objet d’examiner la pertinence de modèles issus de la mécanique de l’endommagement ductile par croissance de vides pour prédire le comportement mécanique et l’endommagement du PEHD et ce, jusqu’à rupture. Une attention particulière a été portée aux effets de triaxialité des contraintes. Deux critères de coalescences ont été examinés selon deux approches complémentaires. Ces approches se sont avérées pertinentes dans le cas du PEHD. En effet, la confrontation des résultats numériques avec les résultats expérimentaux a montrée une bonne corrélation tant sur la réponse globale des éprouvettes axisymétriques entaillées (courbes contrainte vraie - variation de volume plastique - déformation vraie) et des éprouvettes de rupture (charge - déplacement) que sur la réponse locale des éprouvettes de rupture en terme de champs cinématiquesIn a first part of this thesis, an experimental approach based on macroscopic measurements and microscopic observations (SEM and OM) led to a better understanding of damage mechanisms in high density polyethylene (HDPE) and its stress triaxiality sensitivity. In order to examine higher stress triaxiality values, cracked samples were experimentally examined in a second part. Based on the obtained results, the relevance of the fracture mechanics concepts to characterize the fracture toughness of HDPE was critically discussed. The investigation was performed using two well-known approaches of the fracture mechanics – J-integral and EWF – using different specimen configurations (SENB, CT and DENT). To gain insight into the strain field around the crack tip, digital image correlation method was used. The third part was focused on the demonstration of the relevance of ductile damage models (based on the void volume evolution as indicator of damage) to predict the mechanical and damage behaviour of HDPE and that, until complete failure. A special attention was paid on the stress triaxiality effects. Two failure criteria using complementary approaches were examined. These approaches were found relevant in the case of HDPE. Indeed, a good agreement was found between the numerical simulations and the experimental results in terms of overall response of axisymmetric samples (true stress-strain-volumetric response) and of cracked samples (load-displacement response) and in terms of local response corresponding to kinematics fields
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Calvié, Emilie. "Contribution de la nanoindentation in situ en Microscopie Electronique en Transmission à l'étude des céramiques." Thesis, Lyon, INSA, 2012. http://www.theses.fr/2012ISAL0098.
Full textAbstract:
La connaissance du comportement et des propriétés des matériaux est d’une grande importance pour optimiser leur mise en forme et adapter leur utilisation. Pour étudier ces propriétés de nombreuses techniques sont couramment utilisées : les essais de traction, la microindentation, la nanoindentation instrumentée… Aujourd’hui, un intérêt particulier est porté sur les nanomatériaux et matériaux nanostructurés car ils présentent souvent des propriétés différentes et plus intéressantes. La nanoindentation instrumentée, notamment, permet de déterminer des paramètres matériaux de manière locale. Cependant, le comportement en temps réel ne peut être observé et l’échantillon ne doit pas être de dimension trop faible (typiquement, l’étude de nanoparticules n’est pas envisageable). Le principal atout de la nanoindentation in situ en Microscopie Electronique en Transmission vis-à-vis des autres techniques existantes est la possibilité d’étudier le comportement de nano-objets ou des comportements très locaux et en temps réel, tout en observant les transformations subies par le matériau. Dans cette étude, nous avons évalué les potentialités de cette nouvelle technique via l’analyse de céramiques très étudiées au laboratoire notamment en tant que biomatériaux : la zircone stabilisée et l’alumine. Dans le cas de la zircone (stabilisée à l’yttrium ou au cérium), le but était de localiser à l’échelle nanométrique les contraintes responsables ou inhérentes à la transformation de phase quadratique-monoclinique, phénomène ayant une très grande influence sur les propriétés du matériau massif. Pour ce faire, après avoir déterminé une technique de préparation adaptée, nous proposons une voie d’étude pour la localisation des contraintes liées à la transformation de phase : le CBED (Convergent Beam Electron Diffraction) couplé à la nanoindentation in situ. Dans le cas de l’alumine, l’objectif était d’étudier le matériau (commercial et non un matériau modèle) dans sa forme originelle à savoir sous forme de nanoparticules d’alumine de transition. L’idée était d’étudier le comportement de ces nanoparticules sous compression. Nous avons notamment constaté que ces particules pouvaient subir une grande déformation plastique à température ambiante. Nous avons pu également, sur quelques particules, obtenir une série d’images en cours de compression ainsi que la courbe de charge-déplacement correspondante. Ces résultats ont ensuite été soumis à une analyse des images couplée à une simulation de type Eléments Finis (réalisées par le LAMCOS)Knowledge of the behavior and properties of materials is of great importance to optimize their processing and adapt their use. To study these properties, many techniques are commonly used: tensile tests, microindentation, instrumented nanoindentation ... Today, particular interest is focused on nanomaterials and nanostructured materials because they often have different and more interesting properties. Instrumented nanoindentation allow to determine material parameters. However, the real-time behavior can not be observed and the study of nano-objects is difficult (nanoparticles for example). The main advantage of in situ TEM (Transmission Electron Microscopy) nanoindentation is the ability to study the behavior of nano-objects in real time. In this study, we evaluated the potential of this new technique by analyzing ceramics extensively studied in the laboratory such as biomaterials: stabilized zirconia and alumina. In the case of zirconia (stabilized with yttrium or cerium), the goal was to locate at the nanoscale, the constraints responsible for the tetragonal to monoclinic phase transformation. This phenomenon having a great influence on the bulk material properties. To do this, after having determined a suitable preparation method, we suggest a way to study the localization of constraints: the CBED (Convergent Beam Electron Diffraction) coupled with in situ TEM nanoindentation. In the case of alumina, the goal was to study the material in its original form (nano powder of transition alumina). The idea was to study the behavior of these nanoparticles under compression. We particularly observed that these particles could undergo large plastic deformation at room temperature. We have also obtained during compression on few particles, series of images and the corresponding load-displacement curve. These results were then analyzed by image analysis coupled with Finite Element simulations (performed in LAMCOS lab)
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Joly, Damien. "Usinabilité de la fonte à graphite vermiculaire." Thesis, Tours, 2010. http://www.theses.fr/2010TOUR4042/document.
Full textAbstract:
L’étude présentée est consacrée à l’usinabilité de la fonte à graphite vermiculaire. Celle-ci se situe entre la fonte à graphite lamellaire et la fonte à graphite sphéroïdale par rapport à la forme du graphite constituant ce matériau. Elle est utilisée depuis plus de cinq ans dans les blocs moteurs diesel afin d’améliorer les performances et de diminuer les rejets atmosphériques pour respecter les nouvelles normes Européennes. Pour évaluer l’usinabilité d’un matériau, il faut s’étalonner par rapport à un matériau de référence. Dans notre cas, la fonte à graphite vermiculaire a été comparée à la fonte à graphite lamellaire. Des essais de tractions ont permis d’obtenir les propriétés mécaniques du lot de matière utilisé pour la campagne d’essais d’usinage ; ceci, afin de se situer dans la gamme de ce type de fonte. Les plaquettes d’usinage ont été caractérisées par nano-indentation. Les revêtements PVD et CVD ont subit des essais de micro-rayure afin de caractériser leur adhésion sur leurs substrats respectifs. La mise en place d’un plan d’expérience a permis de limiter le nombre de plaquettes d’usinage prototypes à réaliser. Des essais tribologiques de type pion/disque ont révélé des pistes exploitables pour la compréhension des phénomènes de frottement et d’usures mis en jeu lors de l’usinage de la fonte à graphite vermiculaireThis study deals with machinability of compacted graphite iron. This material is in-between grey cast iron and nodular cast iron due to the graphite particle shape. It is used for manufacturing diesel engine blocks so as to increase performances and reduce carbon emissions to comply with Euro 5 norm. It is necessary to compare one material to a reference material to evalute machinability criterium. In our case, compacted graphite iron has been compared to grey cast iron. Tensile tests have given us mechanical properties of our test pieces batch used for machining tests. It helped us to qualify the material in its own material range. Inserts have been characterized by nanoindentation. PVD and CVD coatings were benchmarked in microscratch way to determine their respective adhesion to theirs substrates A design of experiment has been setted up so as to reduce number of inserts protypes to be manufactured. Pin on disk tribologic tests gave few hints to have a better understanding of friction phenomena and wear during compacted graphite iron machining
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Edouard, Clément. "Vieillissement des batteries Li-ion de traction : des mécanismes vers le vieillissement accéléré." Thesis, Compiègne, 2015. http://www.theses.fr/2015COMP2221/document.
Full textAbstract:
En raison de leurs performances en termes de densités énergétiques et de puissance, les batteries Li-ion sont les systèmes de stockage électrique privilégiés pour les nouvelles générations de véhicules électriques. Leur modélisation est indispensable pour fournir une évaluation de leurs performances tout au long de leur durée de vie tout en limitant le nombre d'essais expérimentaux, et ceci dans le but de concevoir des configurations et des gestions optimales des packs batteries pour une application envisagée. Le but de ce travail consiste à proposer un modèle physique capable de prédire le comportement et le vieillissement de la batterie sous différentes conditions. Un modèle simplifié électrochimique et thermique capable de prédire le comportement physicochimique et le vieillissement de batteries Li-ion a été étudié. Une analyse de sensibilité a été menée sur l'ensemble des paramètres du modèle dans différentes conditions afin de mettre en évidence leurs influences sur les sorties du modèle. Sur cette base, une méthode d'identification a été proposée pour préserver une indépendance des résultats de l'identification paramétrique par rapport à la sensibilité des paramètres. Cette méthode a permis d'améliorer les prédictions de vieillissement avec des estimations très proches des résultats expérimentaux. Au-delà des gains en compréhension et prédiction, ce modèle physique ouvre de nouvelles possibilités pour établir des protocoles de vieillissement accélérésDue to their high power and energy densities, Li-ion batteries are the leading systems for the new generations of electric vehicles, for which an optimum cell design, management and configuration is essential. Modeling provides tools to perform complex analysis of the performance of Li-ion batteries and reduces the amount of time spent on experimental testing. The aim of our research is to propose a physics-based model that can predict battery behavior and aging under various conditions during the entire lifespan. A simplified electrochemical and thermal model that can predict both physicochemical and aging behaviors of Li-ion batteries has been studied. A sensitivity analysis of all its physical parameters has been performed in order to find out their influence on the model outputs based on simulations under various conditions. The results gave hints on whether a parameter needs particular attention when measured or identified and on the conditions under which it is the most sensitive. A specific simulation profile has been designed for parameters involved in aging equations in order to determine their sensitivity. Finally, a step-wise method has been followed to limit the influence of parameter values when identifying sorne of them. This sensitivity analysis and the subsequent step-wise identification method show very good results, such as a better fitting of the experimental data with simulated cell voltage. Beyond advanced comprehension and prediction, this physical model opens new possibilities to define accelerated aging tests
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Boussetta, Abid Hajer. "Caractérisation expérimentale par émission acoustique et modélisation numérique du comportement des structures composites obtenues par enroulement filamentaire." Thesis, Compiègne, 2019. http://www.theses.fr/2019COMP2519.
Full textAbstract:
De nos jours, les tubes composites obtenus par enroulement filamentaire PRV, sont largement utilisés dans le domaine de transport des fluides. Cependant, pour le concepteur, ces nouveaux matériaux représentent un changement important, qui impacte profondément la conception, et la réalisation des produits industriels. Pour bien prendre la mesure de ce changement, il est essentiel de bien appréhender les particularités mécaniques de ce matériau à travers des essais expérimentaux. Ce qui a fait l’objet des travaux de cette thèse. Plusieurs techniques et outils ont été donc utilisés, en particulier la technique de l’émission acoustique. Cette étude de caractérisation a permis la modélisation numérique du comportement du matériau. Lors du développement du modèle, un ensemble de paramètres a été utilisé dont l’identification a nécessité l'utilisation de dispositifs expérimentaux spéciaux, en plus de l’outil numérique. Ce modèle a été validé grâce à une comparaison avec des essais de traction et de compression sur des éprouvettes représentatives. Ce qui a ouvert la voie, à l’utilisation de ce modèle dans une application industrielle par la simulation d’un essai de mise sous pression d’un tubeNowadays, filament wound composite pipes GRP, are widely used in in the transport of fluids. However, for the designer, these new materials represent a significant change, which profoundly affects the design and realization of industrial products. In order to take the measure of this change, it is essential to understand the mechanical characteristics of this material through experimental tests; which is the purpose of this thesis works. Thus, several techniques and tools have been used, in particular the acoustic emission technique. This experimental characterization study allowed the numerical modeling of the material behavior. During the development of the model, a set of parameters is involved; whose identification has required the use of special experimental devices, in addition to the numerical tool. The model has been validated by comparison with tensile and compressive tests on representative specimens. This paved the way for the use of this model in an industrial application by modeling a test of pipe pressurizing
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Vasselet, Régis. "Etude in vitro des propriétés mécaniques du stratum corneum humain à partir des essais de traction-relaxation et fluage identification de son comportement viscoélastique à un modèle rhéologique non-linéaire avec écrouissage /." Grenoble 2 : ANRT, 1987. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37610496j.
Full text
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Ren, Zhe. "Nanomechanics : combining mechanical testing in situ with focused X-ray diffraction on a synchroton beamline." Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2015. http://www.theses.fr/2015AIXM4387.
Full textAbstract:
Les nanostructures ont des propriétés mécaniques qui diffèrent de celles des matériaux massifs. La compréhension des propriétés mécaniques aux échelles nanométriques requièrent la mise en place d’essais mécaniques combinés à des observations structurales. Au cours de cette thèse nous avons développé un microscope à force atomique (AFM) dédié permettant de solliciter mécaniquement un nano-objet unique sur une ligne de lumière synchrotron. Les possibilités offertes par cette nouvelle approche expérimentale sont démontrées sur deux exemples de sollicitation mécanique in situ: (i) la nanoindentation in situ de cristaux d’or combinée à la diffraction cohérente des rayons X; (ii) la flexion trois points de nanofils d’or associée à la micro-diffraction de Laue. Ces expériences permettent d'accéder au comportement élastique ainsi qu’au comportement plastique du nanomatériau et permettent de déterminer la limite d'élasticité et le type de défauts induits par le chargement mécaniqueNanostructures were found to exhibit different mechanical properties compared to their bulk counterpart. For obtaining further insight into the mechanical behaviour on the nanoscale, mechanical tests are combined with observation techniques allowing for monitoring the structural evolution. Within this thesis a special atomic force microscope has been developed which is compatible with different X-ray diffraction techniques at synchrotron sources for in situ mechanical testing on single nano-objects. The great potential of the new experimental approach is demonstrated on two kinds of in situ mechanical tests: (i) in situ nano-indentation on Au crystals with coherent X-ray diffraction. (ii) In situ three point bending tests on Au nanowires with μLaue diffraction. These experiments give access to the elastic as well as the plastic behavior of the nanomaterial and allows for determining the elastic limit and the type of defects induced by the mechanical loading
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Liu, Wei. "Identification of strainrate dependent hardening sensitivity of metallic sheets under in-plane biaxial loading." Thesis, Rennes, INSA, 2015. http://www.theses.fr/2015ISAR0005/document.
Full textAbstract:
Les procédés de mise en forme des tôles métalliques sont largement utilisés dans l’industrie mécanique. La simulation numérique des opérations de mise en forme nécessite une caractérisation précise des modèles de comportement rhéologique des matériaux. Dans de nombreuses opérations de mise en forme des tôles métalliques telle que l’emboutissage, l’hydroformage, …, de grandes déformations et des vitesses de déformations dites intermédiaires peuvent être atteintes sous des états biaxiaux de déformation ou de contrainte. L’objectif de ce travail est de montrer le potentiel de l’essai de traction bi-axiale pour caractériser l’écrouissage des tôles métalliques pour de grandes déformations et dans une gamme de vitesse de déformation dite intermédiaire. A partir de simulations numériques, une forme optimale d’éprouvette en croix, permettant d’atteindre 30% de déformation plastique équivalente dans la zone centrale de l’éprouvette sous un chargement équibiaxial, a été proposée. Par la suite, des essais quasi-statiques et dynamiques de traction bi-axiale ont été réalisés sur la forme d’éprouvette proposée à partir d’une machine dédiée d’essais servo-hydraulique à quatre vérins. Dans un premier temps, le matériau choisi est un alliage d’aluminium AA5086 ne présentant pas de dépendance à la vitesse de déformation. Les déformations expérimentales sont déterminées à partir de la technique de corrélation d’images. L’écrouissage isotrope de différents modèles est identifié à partir d’une procédure inverse basée sur une modélisation éléments finis de l’essai de traction biaxiale. Trois critères de plasticité (Mises, Hill 48 et Bron et Besson) ont été successivement utilisés pour l’identification des paramètres des lois d’écrouissage. Les résultats obtenus montrent d’une part que la modélisation est très sensible au critère de plasticité choisi, et d’autre part que le critère de Bron et Besson permet d’obtenir une très bonne corrélation entre les courbes d’écrouissage identifiées à partir de l’essai bi-axial et de l’essai uni-axial. Pour les tests dynamiques bi-axiaux, les phénomènes de résonance du dispositif mécanique, générés à l’impact initial de début d’essai et matérialisés par de fortes oscillations du signal d’effort, sont atténués par l’interposition d’un élément en élastomère dans le système d’ancrage de chaque bras de l’éprouvette. Pour finir, la méthodologie d’identification proposée est appliquée à la caractérisation du comportement viscoplastique d’un acier dual phase DP600. Les courbes d’écrouissage identifiées à partir des essais bi-axiaux ont été comparées à celles obtenues par des essais uni-axiaux pour une gamme de vitesse de déformation allant de 10- 3s-1 à 101s-1. Le DP600 présente une même sensibilité à la vitesse de déformation quelque soit la sollicitation, uni-axiale ou bi-axiale. Les lois d’écrouissage de Ludwick et de Voce, identifiées jusqu’à 30% de déformation plastique équivalente sur la base de données expérimentales constituées des essais bi-axiaux, sont relativement proches. Les différences observées entre ces courbes d’écrouissage et celles identifiées à partir des essais de traction uni-axiaux montrent tout l’intérêt de l’essai de traction bi-axiale sur éprouvette en croixSheet metal forming processes are widely adopted to produce panels, tubes, profiled parts in manufacturing industry. The numerical simulation of the forming processes requires accurate constitutive models of material. In many sheet metal working operations such as stamping, hydroforming, …, large strains and intermediate strain rates can be reached under biaxial strain or stress states. The objective of this work is to show the potential of the biaxial in-plane tensile test to characterize the hardening behaviour of metal sheets up to large strain levels. By numerical investigation, an optimal cruciform shape is designed to obtain large equivalent plastic strain, up to 30%, at the central zone under equi-biaxial strain path. As expected, the initial cracks of tested specimens are always observed at the central zone. Then, quasi-static and dynamic biaxial tensile tests on in-plane cross specimens have been performed on a dedicated servo-hydraulic machine. These biaxial tensile tests have been carried out on aluminium alloy AA5086 to validate the identification methodology of hardening behaviour under biaxial loading. This alloy has been chosen since its hardening behaviour is not dependent on the strain rate. Digital Image Correlation (DIC) technique is used for strain measurement. The parameters of isotropic hardening models are identified by inverse analysis based on the finite element model of the biaxial tensile test. Three yield criteria of Mises, Hill48 and Bron and Besson are compared for the parameter identification of different hardening laws. It is shown that the hardening law identified by biaxial test is precise only if an appropriate yield function is preliminarily determined. The biaxial flow stress curve identified with Bron and Besson yield function have been found in good agreement with the experimental flow stress curve obtained from uniaxial tensile tests. For biaxial tests at intermediate strain rates, damping layers are adopted to reduce oscillations on force versus time curves. The comparison of flow stress curves, identified from quasi-static and dynamic biaxial in-plane tensile tests on the non strain rate-dependent material AA5086, validates the identification methodology of strain-rate dependent hardening models. Finally, the proposed methodology is applied to the hardening characterization of a strain-rate dependent Dual Phase steel DP600 at room temperature. Identified biaxial flow stress curves have been compared with uniaxial ones for different strain rates ( . = 10-3s-1, 10-1s-1 and 101s-1). DP600 steel exhibits the same positive strain rate sensitivity for uniaxial and biaxial strain states. The biaxial flow stress curves identified on the basis of Ludwick and Voce hardening models are close, up to equivalent plastic strains of 30%. The benefits of the proposed methodology, based on a biaxial in-plane tensile test carried out on cross specimen, are clearly shown since the hardening behaviour identified in this case for large strains (up to 30%) is very different from the one identified from uniaxial tensile test on a smaller strain range
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La, Lance Arnaud de. "Etude du comportement du système pneumatique-sol appliquée à la mobilité des véhicules terrestres." Montpellier 2, 1996. http://www.theses.fr/1996MON20176.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est de definir un modele du systeme pneumatique-sol et ses moyens de caracterisations associes en vue d'etre integres dans la modelisation de la mobilite des vehicules complets sur terrains peu porteurs. Il s'agit de modeliser le pneumatique, en tant que composant du vehicule, influant sur le comportement du contact au travers de son chargement, de ses dimensions, et de sa raideur, et la reponse du sol aux sollicitations qui depend de sa resistance au chargement vertical, et au cisaillement par le couple moteur transmis a la roue. La contribution de ce memoire consiste a proposer un modele simplifie du comportement des pneumatiques a partir d'un nombre de parametres limites. Ce modele est suffisamment riche pour decrire macroscopiquement le pneumatique et permet d'envisager a terme un couplage avec un modele de sol deformable. Une evaluation par analyse numerique des moyens experimentaux disponibles de caracterisation des sols in-situ permet d'orienter le choix des essais au bevametre aux depens des essais au penetrometre. Une methode d'interpretation des essais au bevametre est developpee et complete la methode de bekker pour les fortes penetrations, dans l'argile et dans le sable. En vue de la modelisation couplant les modeles de roue et de sol, l'influence de la deformation du pneumatique (deflexion et longueur de contact) est evaluee par une methode analytique de calcul de l'enfoncement theorique de la roue, de la resistance a l'avancement engendree par la deformation du sol, et de l'effort de traction potentiel. Cette presentation permet de fournir des ordres de grandeur pour le controle des resultats qui seront obtenus lors des simulations numeriques futures
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Roucou, Romuald. "Analyse expérimentale et numérique des défaillances mécaniques locales induites dans les interconnexions par les tests paramétriques et les assemblages : optimisation des procédés et des architectures des plots de connexion." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00669635.
Full textAbstract:
La diminution des dimensions critiques dans l'industrie du semi-conducteur requiert l'utilisation de nouveaux matériaux fragiles qui dégradent la résistance mécanique des puces. On s'intéresse plus particulièrement aux étapes précédant la mise en boîtier, à savoir les tests paramétriques qui permettent de vérifier la fonctionnalité électrique de la puce, et les assemblages tels la connexion filaire qui ont pour but d'établir les connexions avec le boîtier. Durant ces opérations, des défaillances mécaniques sont observées dans les interconnexions situées sous le pad. Des techniques expérimentales (par ex : FIB/MEB) sont mises en œuvre une fois les tests ou les assemblages avec des fils d'or et de cuivre réalisés afin de mieux comprendre les raisons d'apparition de ces défaillances ainsi que leur localisation. Des plans d'expériences sont mis en place pour évaluer l'influence des divers paramètres de tests et d'assemblage et également celle des architectures de pad. En parallèle, une nouvelle méthode d'analyse basée sur la nanoindentation est utilisée pour comparer la robustesse mécanique de divers plots de connexion. D'autre part, plusieurs modèles éléments finis complexes, prenant en compte la gestion du contact entre la pointe de test et le pad ainsi que les effets inertiels associés, sont développés dans le but de reproduire les conditions de chargement sur les pads. Finalement, un ensemble d'outils adaptés à l'étude et l'optimisation des architectures de pad, dans une optique industrielle, est présenté de même que des règles de dessin permettant d'accompagner le développement technologique.
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Attar, Ahmed. "Le béton renforcé de fibres metalliques, matériau anisotrope et hétérogène : caractérisation et modélisation du comportement en traction uniaxiale." Cachan, Ecole normale supérieure, 1996. http://www.theses.fr/1996DENS0011.
Full textAbstract:
Les résultats des essais d'identification des paramètres de la loi de comportement en traction disponibles pour les bétons renforcés de fibres métalliques, ne peuvent généralement rendre compte de manière satisfaisante des capacités réelles du matériau. On cherche à apprécier la sensibilité des grandeurs caractéristiques de la loi de comportement (la résistance en traction f#t et l'énergie de post-fissuration g#f) aux facteurs relatifs a la constitution du corps d'épreuve et aux conditions expérimentales. En suivant la méthodologie des plans d'expériences qui permet d'adopter une démarche formelle dans la définition des essais et d'apprécier la confiance a accorder aux résultats expérimentaux, on définit un modèle rhéologique pour les réponses ainsi retenues. Huit facteurs ont été pris en compte. Certains aspects macroscopique du comportement, ne peuvent être expliques que par une analyse portée a l'échelle micro. Une attention particulière est consacrée à l'étude de l'hétérogénéité et l'anisotropie du matériau. Les modèles de comportement élaborés, sont introduits dans un code de calcul aux éléments finis qui a permis en mettant a profit la théorie de la fissure distribuée, d'apprécier l'apport des fibres sur le comportement global des poutres en flexion